科羅拉多州利特爾頓—在經歷了代價高昂的延誤之後，美國宇航局的下一個火星任務正按計劃於明年啟動。作為航天器的名稱，這個名稱有點拗口：利用地震調查、大地測量和熱傳輸進行的內部探索。在美國宇航局以及建造該航天器的洛克希德·馬丁空間系統公司，它簡稱為 InSight。
InSight 著陸器的設計目的是探測這顆行星的深層內部並竊聽隆隆作響的“火星地震”，它將有效地測量這顆行星的溫度並測量其脈搏。現在，它正在前往發射臺的最後準備階段，該航天器正在進行廣泛的熱和真空測試，並由一群穿著兔子服的技術人員進行維護。（這些服裝應有助於防止微生物搭便車在 InSight 升空時免費搭車前往火星。）
據洛克希德·馬丁公司 InSight 的組裝、測試和發射執行階段經理斯科特·丹尼爾斯稱，發射最早可能在 2018 年 5 月 5 日進行。該航天器計劃於明年 2 月下旬運往加利福尼亞州的范登堡空軍基地，在那裡它將與火箭對接並準備發射。“由於我們有一個行星際發射視窗，因此保持按計劃進行至關重要，”丹尼爾斯說。“[InSight] 處理得越多，出錯的可能性就越大。因此，我的主要工作之一是確保我們儘快將 InSight 送出地球，並於 11 月 26 日降落在火星上。”
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技術人員正在為美國宇航局的 InSight 火星著陸器在科羅拉多州洛克希德·馬丁空間系統公司進行最後一輪測試做準備，然後再從加利福尼亞州的范登堡空軍基地於明年送往紅色星球。圖片來源：芭芭拉·大衛
從邊緣迴歸
讓 InSight 前往火星的競賽真的讓人似曾相識。
2015 年 12 月，美國宇航局宣佈已暫停該航天器計劃於 2016 年的發射。當時 InSight 已經在范登堡，由於航天器的一個關鍵儀器（法國航天局國家空間研究中心 (CNES) 提供的名為 SEIS（內部結構地震實驗）的地震儀）存在缺陷，導致無法進行發射。SEIS 對 InSight 的科學任務至關重要；它測量小至原子直徑的地面運動，但需要在其三個主要感測器周圍進行真空密封，以承受火星環境的殘酷極端條件。在測試期間，儀器未能保持真空；不知何故，它正在洩漏。
美國宇航局噴氣推進實驗室 InSight 首席研究員布魯斯·巴納特回憶說，那是一段令人緊張的時期。最終，CNES 和 JPL 的專家進行了全面努力，修復了洩漏問題，並且地震儀在去年 8 月通過了一項關鍵審查。現在，巴納特說，“我們正在按計劃進行。我們有餘地。我們沒有正在處理的重大問題。我感覺很好。我想現在這更加真實了。”
發射延遲和 SEIS 維修使 InSight 的總估計成本膨脹到約 8 億美元，該任務的外國合作伙伴僅在解決儀器挑戰方面就花費了超過 1.75 億美元。“我認為 CNES 告訴我，這是他們有史以來承擔的最昂貴的非地球專案，”巴納特說。“它一開始並不是這樣，但他們挺身而出，投入資源來糾正錯誤。”美國宇航局也加大了投入，在批准約 1.3 億美元的額外資金以實現火星著陸器任務之前，對 InSight 的開創性科學目標以及已經投入的資金進行了仔細研究，巴納特說。
內部結構地震實驗 (SEIS) 的特寫檢視，這是一種由法國國家空間研究中心 (CNES) 提供的地震儀。這種精密儀器的順利執行導致 InSight 的發射從 2016 年推遲到明年。圖片來源：芭芭拉·大衛
深入
InSight 沒有被取消而是倖存下來的原因可能在於，它的研究涵蓋了內太陽系的所有岩石行星。事實證明，研究火星的深處可以幫助研究人員拼湊出 40 多億年前組裝所有類地世界的過程。
美國宇航局行星科學部門主任吉姆·格林說，InSight 解決了“火星科學的一個基本領域——地球物理學——研究我們認為是活躍行星的內部，揭示其現狀和過去線索”。到目前為止，地球物理學家實際上只近距離研究過一顆活躍的類地行星——地球。新增第二顆行星的資料可以使科學家對岩石世界的理解呈指數級增長。
此外，格林指出，雖然 InSight 與美國宇航局最終讓人類登陸火星的初步計劃沒有直接聯絡，但它的任務確實很好地補充了這些計劃。“在人類在火星上生活和工作之前，InSight 將告訴我們火星地震的嚴重程度，這可能需要在建造永久性結構時加以考慮，”他說。
據洛克希德·馬丁公司 InSight 專案經理斯圖爾特·斯帕斯稱，著陸器的資料也可以與美國宇航局的另一個首要任務完美地結合起來：評估未來從火星取回並運回地球的樣本。他說，更多地瞭解火星內部的溫度可以指導對科學家在分析從地下抽取的返回樣本時看到的任何事物的判斷。“[InSight 的任務] 將是我們第一次窺視行星內部。這都是新的科學，”斯帕斯說。直接或間接地，“我們在火星上做的越多，就越能為最終的人類探索鋪平道路。”
描繪 InSight 火星著陸器及其在紅色星球上部署的外部儀器的藝術作品。圖片來源：美國宇航局和 JPL-加州理工學院
在（機器人）肢體上
為了完成所有這些，InSight 的科學有效載荷包括兩種關鍵儀器：法國的 SEIS 和德國航空航天中心提供的熱流和物理特性包 (HP3)。
與往常一樣，任何試圖與火星近距離接觸的有腿著陸器都可能遭遇一長串災難。假設 InSight 在著陸中倖存下來，那麼許多最令人擔憂的剩餘風險都圍繞著航天器的機械臂，該機械臂必須將 SEIS 和 HP3 都放在崎嶇不平的火星地形上。在部署 SEIS 後，這個遠端控制的肢體還必須在地震儀上加一個類似豆豆帽的防護罩，以防止可能破壞儀器原子級精確讀數的風和天氣。
HP3 將測量來自火星的熱通量。一旦部署，它將鑽入火星地表以下五米處——比以往任何機器人手臂、鏟子、鑽頭或探測器都深——以尋找該星球在形成數十億年後仍然蘊藏著多少熱量。該資訊還可以幫助任務規劃人員確定如何最好地利用地熱能來支援未來的人類前哨站。
巴納特說，即使在機械臂發生故障這種不太可能的情況下，著陸器本身一旦到達火星仍將提供新的科學成果。InSight 還配備了一流的裝置來研究這顆行星的天氣，其機載磁力計可以揭示宇宙射線和來自太陽風的帶電粒子如何透過大氣傳播以清除這顆行星的表面——所有這些資訊對於勘察未來潛在棲息地非常有幫助。
對於巴納特來說，僅僅是為了準備前往火星並在伊利西平原（該行星赤道地區一塊相對平坦且無害的區域）著陸，在地球上就已經是一段漫長的旅程。“現在感覺很好，能參與一個正常的壓力專案……而不是絕望的壓力。我們第一次不再落後，”他總結道。“能夠將東西扔過太陽系並使其安全地降落在另一顆行星上，這真是太棒了。”