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修了两年那只不会打洞的火星鼹鼠,NASA宣布……

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  今天故事的主角,是一只刚刚离开我们的“鼹鼠”。

  就在1月14日,NASA正式宣告对它放弃抢救了。

  为什么对一只“鼹鼠”要如此郑重其事呢?

  因为它不是一只普通的鼹鼠,而是一只上过火星的鼹鼠…… 哦不对,其实,是上过火星的“热流与物理特性探测仪”。

  这个什么什么探测仪,英文全名叫Heat Flow and Physical Properties Package。

  科学家嫌这个名字太长了,就简称它为HPPP。

  科学家又嫌这个简称太长了,于是简称为HP3。

  科学家还嫌这个简称不好听,然而又不能再简了,就索性给它起了个昵称——“mole”,也就是今天故事的主人公——“鼹鼠”。

  这么可爱的名字,当然……很名副其实啦。因为,它真的就和一只小鼹鼠没什么区别:人们把它发射到火星上去,想让它在火星的表面打个洞往下钻,帮助人们打探火表的下面长什么样子。

  这只“鼹鼠”,随着NASA在2018年发射的洞察号探测器登陆火星。有句古话怎么说的来着——“龙生龙凤生凤,洞察的孩子会打洞”,这个“孩子”说的就是这只“鼹鼠”了。


  洞察号和“鼹鼠”。确切说,“鼹鼠”指的是HP3往下钻的部分 | NASA

  那么,洞察号为什么要带着一只小“鼹鼠”飞赴火星,它们又遇到了什么困难,最终导致“鼹鼠”打不动洞了呢?

  想要从头说起的话,我们得回到很多年以前。

  火星,火星!

  火星是离地球最近的行星之一,在很多方面都和地球实在是太像了——自转产生的昼夜和地球几乎相同,公转也会产生一年四季的变化,还有坚实的岩石圈。

  所以,火星一直都被人们看做寻找地外生命的首选目标,也是人类计划中涉足其他行星的第一站。

  同时,对火星的地质、气候以及生命存活痕迹的调查,也能帮助人们了解太阳系行星的起源和演化,揭开原始生命诞生的谜题。

  因此,从上世纪60年代开始,先后有近50枚探测器发射升空,承载着人类的希望,前赴后继地踏上火星征程


  人类往火星上扔过这……么老多的探测器了!| EasyNight

  看看人类“探火”的历史,就能发现,那些成功基本上是用失败堆起来的——在这将近50次任务中,居然有一半左右的任务都失败了;最终成功登陆并开展研究的探测器,还不到1/5。

  这些探测器分布在火星各处,有的已经停止工作,有的至今仍在探索,为我们带来了一点也不火星(此处为形容词)的新鲜火星知识。

  比如,机遇号火星车用了14年跑过了一整个马拉松的距离,对火星表面的岩土矿物等地质样本进行了深入研究,直到在2018年那场沙尘暴中鞠躬尽瘁;再比如,好奇号火星车运转至今,在寻找火星表面的水和有机物的工作上立下了汗马功劳……

  知道了火星的“面子”长什么样,人们又想进一步洞察火星的内心世界:在火星那通红的脸面底下,是不是也藏着一颗怦然跳动的炽热的心呢?

  知面,也想知心

  这个问题,回答起来谈何容易。别说火星了,就连地球的内心,人们也没能钻到里面去看过一眼。

  人们对地球内部的研究,就像拿着一个不敢拆封的“盲盒”一样:摸一摸,发觉里面偶尔有热气传出来;再摇一摇,感觉里面似乎还挺软,一点也不硬……

  当然,人类可摇不动地球(阿基米德除外),但地球自己会晃啊,还被起了个名字叫“地震”。地震虽然名声不好,总给人类带来灾难,但地质学家对它情有独钟,因为它正是透视地球的CT:地震波在哪里折射反射了、在哪里吸收减弱了,加以反演推算,就能还原出地球内部的图景。

  这些我们只能从表面上获得的感官结论,一开始就像盲人摸象一般,零碎而片面;可是各方面结论积累多了,大家一合计,说不定也就能重建出一头完整的大象来。你看,像地壳、地幔、地核这些层级结构的知识,都早已写进了教科书和高考送分题里。


  地球的内部构造 | CLAUS LUNAU/SCIENCE SOURCE

  所以,当人们把目光投向火星深处, 就想把这种成功复制上去。首先,我们想知道,火星上的“火震”在火星内部传播的结果是什么样;其次,火星深处温度比表面高多少、这些土壤的导热性能如何……

  有了这些零零碎碎的信息,我们就可以(艰难地)拼贴出火星这颗大盲盒里面装了怎样的礼品。甚至我们还能把火星看作是太阳系早期的“快照”,反推回几十亿年去,猜测咱们太阳系的行星是如何形成的,炽热的内核还能拥有多长的时间。

  于是乎,洞察号火星探测器应运而生

  这枚探测器,随身携带了两大主要部件:第一是一个地震仪(SEIS),用来记录火星这个盲盒上发生的每一点点小晃动;第二就是本文一开始提到的那只“鼹鼠”——我猜你已经忘了它的大名,那就复习一下,叫“热流与物理特性探测仪”。

  后者的任务,就是像鼹鼠一样,钻到火星表面以下,通过记录不同深度的温度变化,来“洞察”火星内心世界的冷热。


  鼹鼠的工作状态假想图,看着就让人热血沸腾 | NASA/JPL-Caltech

  洞察号初登火星

  带着人类的期盼,洞察号于2018年5月5日正式出征,经过6个半月的漫长旅行,在11月26日到达了火星。

  到达过后,它表演了一出闪转腾挪大戏——在短短的7分钟里,洞察号先后完美地展示了小角度(12°)切入火星大气层、16公里高度打开降落伞、15秒脱离隔热板、10秒打开着陆支架、1.6公里高度分离着陆舱和反推火箭点火这一系列高难度动作——最后,终于成功着陆在了火星表面。

  (这不,还有热心网友关切地询问:道理我都懂,可我就是想知道,洞察号怀里的小“鼹鼠”有没有晕车啊……)


  洞察号登陆火星的过程 | EasyNight

  仅仅一天后,洞察号满怀激动的心情,连镜头盖都还没擦干净,就发回了第一张火表的照片。在满是尘土的镜头远方,似乎还能看见天火相接的火平线。


  洞察号着陆后发回的照片 | NASA

  一切就绪,洞察号就开始安装它携带的那些大件设备啦。

  地震仪的安装和工作开展得挺顺利。洞察号用他的“夹娃娃机”把地震仪安放到了身边的土地上,然后贴心地为它盖上了一个遮风盖。没过多久,就在2019年4月6日,地震仪记录下了探测到的第一次“火震”,这也是人类首次记录到火星的这种行为。



  地震仪遮风盖安装就位 | NASA

  其实早在20世纪70年代,前辈海盗1号和海盗2号火星探测器就配备了地震仪成功登陆火星,但前者未能正常工作,后者可能不小心把风吹来的晃动当成了火震来汇报了。40多年过去,洞察号携带的地震仪终于改进了这些缺陷,不辱使命,完成了先辈遗留下来的任务。

  转过身来,再看我们的小“鼹鼠”,它……就没那么顺利了。

  卡……卡住了?!



  鼹鼠被安放在火星地表,到这一步都还一切顺利 | NASA

  2019年2月,“鼹鼠”部署就位,开始向下钻洞的工作。然而几个月过去了,它本来应该下钻5米深的,却只钻到了30多厘米,就再也没能继续深入。

  它,好像被,卡住了……


  而且卡在了这样一个奇怪的姿势…… | EasyNight

  那段时间里,科学家可是急坏了,一直在研究“鼹鼠”为什么会在洞里被卡。后来得出的结论让人啼笑皆非:“鼹鼠”没法继续往下钻洞的原因,并不是被“卡住”,而正好相反,是它“卡不住”。

  这可真是令人费解——挖洞这么简单的事情,一根棍子戳进土里不就解决了,谁还不会呀。

  可是,它还就真做不到。

  为了研究火星深处的热流,挖一个浅坑显然是不行的。计划中,要钻的洞深达5米呢。身为火星探测器的洞察号,身高拢共才1米多,哪去找这么长的棒子往下戳?

  直接戳的办法行不通,科学家想了另一个办法:用绳子吊着一根重锤往下钻。这根重锤自带动力,当四周卡在已经挖好的洞壁上时,头部往下打桩,就能一拱一拱地向下深入了。只需要把温度计等间距地安装在绳子上,被重锤带到火星的地底下去,就能测量到不同深度的温度数据。



  “鼹鼠”打洞原理,然而理想是丰满的,现实却…… | DLR

  可是问题也就来了:如果洞壁太滑,钻头卡不紧,那么一桩打下去,钻头就根本没法向前,反而会把自己往后推上去。这就像是一只胖胖的鼹鼠,本来想靠自己脑袋往洞里向前拱,没想到屁股却退出来了。

  火星上的“鼹鼠”,遇到的正是这样的困境。

  火星之大,探测器兜不下

  为什么会遇到这样的困境呢?说是巧合,似乎又有一点必然。

  当初科学家选定洞察号在火星上的降落点时,特意选择了埃律西昂平原。这个地方地势无比平坦,一眼望去都是风化的细腻沙土,几乎都没有什么石头。本来,这是专门选择的理想着陆点:平坦又松软的土地,着陆也方便,打钻也容易,谁不喜欢!

  这下没想到吧,原本特意选择的理想土质,却无意中为鼹鼠挖了一个大坑,乐极生悲矣。

  难道出发之前,就没问问“鼹鼠”本鼠“喜欢在哪钻洞”?

  其实人们也问过了。前辈的火星探测器着陆在火星表面,已经收集测试过火星表面的样本,也知道它们的形态和化学成分。人们在地球上根据这些资料复原出来仿真的“火星土壤”,也用它来测试了“鼹鼠”的钻洞能力——好像也并没有出现这样的问题嘛。

  但事情并没有那么简单。火星表面不是铁板一块。你看,人类成功着陆火星并且顺利开展任务的8枚探测器,它们分布在火表各处,虽同处在异世界的大陆上,或许这一生都无法碰面。

  它们之间大概隔了有多远呢?将那些探测器摆在地球上经纬度相应的位置来模拟一下好了。


  火星上的着陆探测器相互间离得老远了…… | EasyNight

  这不,洞察号和机遇号之间,隔了整整一个“太平洋”呢!撒哈拉沙漠里采的样,能代表青藏高原的土质吗?所以哪怕已经有这么多着陆火星的探测器,我们对火星表面的土质还是知之甚少啊。

  拯救火星鼹鼠

  面对“鼹鼠”遇到的困境,科学家也想尽了办法来拯救它

  不是土质太滑摩擦力不够吗?那就压紧周围的积土增大摩擦试试。为此,2019年6月,洞察号再次出动机械臂,把“鼹鼠”原本的支撑结构给挪开了。



  支撑结构被挪开,露出了歪在土里的半截鼹鼠 | NASA/JPL-Caltech

  接下来的几个月里,机械臂就压在“鼹鼠”洞边施压,真?助“鼹鼠”一臂之力。然而,这招并不好使,“鼹鼠”纹丝不动……


  洞口都压出印子了,“鼹鼠”也还是不往下钻…… | NASA/JPL-Caltech

  一计不成,又生一计。到了2019年10月,科学家决定用机械臂上的铲子侧压住“鼹鼠”,直到把它压得动弹不得不止。

  这种办法一开始似乎奏效了,“鼹鼠”终于继续往下钻了!



  “鼹鼠”终于往下钻了 | NASA/JPL-Caltech

  眼看着一切顺利,“鼹鼠”就快要全钻进洞里了,结果却在最后一刻又全退了出来,前功尽弃。



  大家请重新来过…… | NASA/JPL-Caltech

  实在钻不下去,那就直接用铲斗把“鼹鼠”往土里摁吧。

  2020年2月,在认真评估了这么做不会把“鼹鼠”本身压坏之后(其实也是实在没办法了,馊主意总比没辙好),科学家尝试了这最后的大招。



  我怼我怼我怼怼怼 | NASA/JPL-Caltech

  压是压进去了,但铲斗也只能帮到这里,接下来的路,还是要靠“鼹鼠”自己往下钻。

  2020年8月,科学家又用铲斗把“鼹鼠”挖出的洞填满并盖上,以便“鼹鼠”继续向下深入。

  可是除去铲斗帮忙压下去的那几厘米深度,“鼹鼠”本鼠还是没有任何往下钻的动力,最后的努力也失败了。



  鼹鼠:我也很努力呀,无奈土太滑…… | NASA/JPL-Caltech

  最终,1月14日,NASA不得不宣告放弃抢救“鼹鼠”的尝试,停止了打洞的工作。

  人类探测太空的历史,自然是充满着一次次失败的。可是,比起那些坠毁或者失联的任务来说,“鼹鼠”的钻洞失败格外让人揪心。

  它明明还很完好,明明设计好的运动机能和探测感官都毫发无损,还能与地球上的人们完好通话。可它就是像陷入泥淖里无法自拔一样,万般抢救,有时又浮现出一点希望,最后却还是无济于事……

  待续征程

  别忘了,洞察号(InSight)原来是个一语双关的简称。它的全名叫做——地震调查、测地学与热传导的火星内部探测器(Interior exploration using Seismic Investigations, Geodesy and Heat Transport)。

  你看,“鼹鼠”早就被铭记在了洞察号的名字里——InSight的“ht”就是他。虽然“鼹鼠”是救不回来了,但它身边的洞察号带着其他仪器还在继续运转,不断为我们发回新的火星数据。只要洞察号还在,“鼹鼠”就不会被人忘记。

  在洞察号之后,2020年的火星窗口中,又有3枚火星探测器——中国的“天问一号”、阿联酋的“希望号”和美国的“毅力号”——带着人类的希望奔向火星。

  再过十几天,“天问一号”就将会迎来入轨的关键时刻,希望一切顺利。

  作者:EasyNight

  编辑:Steed

  一个AI

  “鼹鼠”:爱修不修,老子不干了~~


  本文来自果壳,未经授权不得转载.

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