NASA努力挽救“洞察号”火星着陆器的热探测仪

美国国家航空航天局（NASA） 洞察号（InSight）的机械臂将用它的铲子把洞察号的热探测仪（或称“鼹鼠”）固定在洞壁上。
版权：NASA /喷气推进实验室-加州理工学院（JPL-Caltech）

NASA的洞察号着陆器正在执行探索火星内部深处的任务。上周末，着陆器的机械臂调整到了适当的位置，以协助着陆器的自动锤式热探测仪。被称为“鼹鼠”的探测仪自2019年2月28日开始埋入地下以来，挖掘深度一直无法超过14英寸（35厘米）。

该操作是为被称为“钉住”（pinning）的战术做准备，这种战术将在几周内进行试验。

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NASA的洞察号火星着陆器正试图利用它的机械臂让执行任务中的热探测仪器重新进行挖掘。洞察号研究小组的工程师阿什蒂•特雷比-奥伦努（Ashitey Trebbi-Ollennu）就职于NASA位于加州帕萨迪纳的喷气推进实验室（JPL），他解释了研究小组之前尝试的内容以及未来几周的目标计划。他们要尝试的下一个手段是把“鼹鼠”（mole）“钉”在洞壁上。
版权：NASA/JPL-Caltech

洞察号的副首席研究员苏•斯姆雷卡尔（Sue Smrekar）表示：“我们将试着把铲子的一侧压在“鼹鼠”上，把它钉在洞壁上。这可能会增加足够的摩擦力，使它在“鼹鼠”锤击恢复时得以继续前进。”

对“鼹鼠”的额外压力是否能够补偿独特的土壤仍然是个未知数。

旨在挖掘地下深达16英尺（5米）以记录逃离火星内部的热量，“鼹鼠”需要从周围的土壤得到摩擦力来前进以便挖掘：没有摩擦力，自动锤击的反冲力将使它反弹回原先的位置，研究小组怀疑这就是现在发生的情况。

JPL为NASA管理洞察号任务的同时，德国航空航天中心（DLR）提供了热探测仪，它是热流和物理特性包（HP3）的一部分。早在6月，研究小组就制定了一项帮助热探测仪的计划。一旦开始挖掘，“鼹鼠”就不会被捡起来重新安置。取而代之的是，机械臂拆除了原本用于使“鼹鼠”在挖掘进入火星表面时保持其稳定的一个支撑结构。

移除这个结构使得洞察号研究小组能够更好地观察在锤击过程中围绕“鼹鼠”形成的洞。“鼹鼠”有可能撞上了一块岩石，但DLR的测试表明，问题在于“鼹鼠”在锤击时土壤聚集在了一起，而不是掉落在了“鼹鼠”周围。果然，机械臂上的摄像头发现，火星表面以下似乎有2至4英寸（5至10厘米）的铝铁硅钙壳（duricrust），这是一种比其他火星任务中所遇到的任何东西都要厚的硬质土壤，与“鼹鼠”所被设计挖掘的土壤环境不同。

DLR的HP3首席研究员蒂尔曼•斯波恩（Tilman Spohn）表示：“我们对土壤的所有了解都来自洞察号发来的图像。既然我们不能把土壤带到“鼹鼠”那里，也许我们可以把“鼹鼠”它钉在洞里，把它带到土壤里。”

今年夏天，研究小组利用机械臂上的铲子挖了七次土，试图把洞挖开，但没有这样的运气。实际上用不了多大的力气就能把洞弄塌，但是机械手臂却并没有用尽全力推。研究小组将HP3放置在离着陆器尽可能远的地方，这样航天器的阴影就不会影响热探测仪的温度读数。结果，机械手臂不得不使用原本没打算的方式进行伸展，并用一定角度进行按压，施加比“鼹鼠”更近时要小得多的力量。

JPL的首席机械臂工程师Ashitey Trebi-Ollennu表示：“我们要求机械手臂锤击的力量超出它自身的重量。机械手臂无法像人那样推土。如果可以的话，这会容易一些，但毕竟那不是我们的手臂。”

星际救援行动对NASA来说并不新鲜。火星探测车团队不止一次地帮助拯救了勇气号（Spirit）和机遇号（Opportunity）。提出可行的解决方案需要非凡的耐心和计划。JPL有一个洞察号的工作副本来练习机械手臂运动，并且也有一个热探测仪的工作模型。

除了“钉住”战术外，研究小组还在测试一种以其最初所设计的方式使用铲子的技术：把土壤刮进洞里，而非试图将其压缩。在不久的将来，这两种技术可能会在洞察号拍摄的原始图像中对公众可见。

关于洞察号

JPL为NASA的科学任务理事会管理洞察号。洞察号是NASA发现计划“Discovery Program”的一部分，由位于阿拉巴马州亨茨维尔的马歇尔太空飞行中心管理。位于丹佛的洛克希德马丁太空公司制造了洞察号航天器，包括其巡航级和着陆器，并为其执行任务期间的运行提供技术支持。

洞察号的探测任务得到了包括法国国家太空研究中心（CNES）和DLR在内的许多欧洲合作伙伴的大力支持。CNES与巴黎地球物理研究所（IPGP）的首席研究员一道，向NASA提供了内部结构地震实验装置（SEIS）。其他为SEIS做出重要贡献的机构包括：IPGP，德国马克斯普朗克太阳系研究所（MPS），瑞士苏黎世联邦理工学院（ETH），英国帝国理工学院，英国牛津大学和JPL。DLR提供了热流和物理特性包（HP3）仪器，同时，波兰科学院空间研究中心（CBK）和波兰Astronika做出了重要贡献。西班牙天体生物学中心（CAB）提供了温度与风速测量传感器。

关于洞察号的更多信息，请详见：
https://mars.nasa.gov/insight/
https://www.nasa.gov/insight/

来源：
https://www.nasa.gov/feature/jpl/nasas-push-to-save-the-mars-insight-landers-heat-probe