NASA 火星探测器「洞察号」登陆火星，有哪些看点和意义？

一句话：洞察号成功登陆火星，205天跨越4.8亿千米深入你的心！

洞察号火星着陆器在2018年5月5日出发，花了205天时间、飞行4.8亿千米，今天（美国东部时间2018年11月26日）成功降落火星表面!

洞察号抵达，人类距离成为一个能跨越行星生存的物种，再近一步。

一、人类火星探测简史

太阳系有个宜居带的概念：在这个区间内，可能稳定存在液态水，能够孕育生命。当早期天文学家们提出这个概念时，他们认为地球母亲和她的邻居金星、火星，都有可能存在生命。

金星与地球看起来个头和质量都非常接近（相差在10%左右），成为我们最大的幻想，中国古代把她叫做启明、太白，西方还叫她为爱神维纳斯，甚至科幻小说中都把她当作人类踏出地球第一选择。在人类进入苏联与美国的太空竞赛时代，苏联押了国运赌上金星探测，结局非常悲惨：金星只是个周身400多摄氏度、气压是地球92倍、二氧化碳含量96.5%（地球仅为0.04%）的太阳系最大炼狱。

火星、地球与金星真实比例对比（图自：NASA）

火星看起来是个小不点（仅有地球15%），距离地球更远，通身由于广泛存在的氧化铁变得荧荧如火，在西方成了瘟疫战争之神，在东方荧惑守心也是最为不祥的所在。事实上火星的情况也不理想：大气压只有不到地球1%、没有磁场保护、平时零下几十度，但夏天能到20-30度、两极拥有海量的干冰和水冰，比金星实在好太多了。美国押宝了火星，不仅实现了第一次飞掠任务（1965年水手四号）、第一次环绕任务（1971年水手九号）、第一次成功软着陆（1976年维京海盗一号），还成功击败了苏联。

可是随着这些早期探测器的研究，大家惊奇的发现：火星的心已经凉了，她的体积质量太小，维持不住自己的温度，在快速丢失大气、磁场、水分，变得孤寂不已。且在探测她的过程中，人类也损失惨重。

二、火星探测，很痛苦，也收获很大

火星距离太阳更远，轨道周期为687天，每隔780天才能和地球会合一次，这意味着人类每隔2年2个月时间才迎来一次探测窗口。

洞察号火星着陆器霍曼转移轨迹

这并不是唯一的阻碍，人类的科技依然很弱，很难挣脱地球引力的束缚，即便用强大的火箭前往火星也需要老实遵循一个叫做霍曼转移的方式：走完一个外切地球轨道、内切火星轨道的半个椭圆，时长为6-11个月不等。即便洞察号赶上了15-17年一遇的火星大冲（距离地球最近），依然用了6个多月时间。如果未来载人登陆火星，甚至需要等待下一次窗口才能回来地球，总时长在3年左右。

在过去的60年内，人类探测火星只有50%左右成功率，像洞察号一样尝试最简单的火箭反推方式、但不幸着陆失败的，都有苏联的火星2号/3号/6号，美国的极地登陆者号/深空二号，欧洲的小猎犬2号/斯基亚帕雷利号，简直惨不忍睹。

可是，后来成功的探测器却在火星获得了让人吃惊的回报：水手9号发现了太阳系最高的奥林帕斯山和最长的水手峡谷，全球勘探者号发现了冰川、湖泊和水沟存在的痕迹、奥德赛号发现了广泛存在的地下水分、火星快车号甚至发现了巨大的地底湖泊、好奇号发现了甲烷类有机物存在的直接证据，在今日洞察号成功之前，仍在火星上工作的美国探测器已经高达6部。

但它们没有一个能深入火星土壤，感受她的心。

因而，人类火星研究还差一个核心内容：火星的心，到底是不是凉的？

三、洞察号，为打开你的心扉而来

为补充之前火星探测任务没有做过的事情（探测火星的内部地质情况），洞察号主要携带了最先进的行星地震仪（火震仪）和热流侦测器，深入火星内部。笔者曾跟NASA相关负责人交流过，单是热流侦测器就需要通过独特的打井式结构设计在数月时间内像一个小甲虫一样不断往下挖，最终钻下5米左右。未来时间内，它的主要工作将是揭开火星内部热流的神秘面纱，感受她的心。火震仪也将感受火星内部一丝一毫的震动。

洞察号将会“深入地底”，研究那里深藏的秘密（图自：NASA）

此外，洞察号还将携带一个小型双星编队飞掠火星，它们仅能执行飞掠任务无法进入火星轨道，不过它们将验证最新的深空探测实时通信和新频段通信技术，这次火星着陆任务能几乎第一时间传回地球（事实上还是经过了数分钟的延迟，这已经是最低限度）就是它们的功劳。随后它们将在火星引力的作用下，被甩向宇宙深处，从此殒命。

这种黑科技也造价不菲，即便洞察号是基于2007年凤凰号火星探测器的平台发展而来大大减少了研发费用和相关成本，但由于后续的所有新仪器和发射费用最后还是高达8.3亿美元，让人不禁对火星探测的费用再次咂舌。

NASA也没有浪费这个千载难逢的科普机会，在洞察号出发前曾经经过了轰轰烈烈的征名活动。NASA宣布在洞察号任务的芯片储存区间里留出一块给所有愿意“前往”火星的人：你可以注册下自己的名字。NASA收集了超过240万个名字刻进洞察号的储存器里，跟着洞察号一起飞向火星，并将永远留在那里。

笔者的船票

你在么？

四、今天的死亡七分钟着陆，到底有多难？

火星距离地球最近时也在6000万公里级别，这已经意味着至少400秒的往返通讯延迟，而实际着陆时距离更远、时间远大于此，跟月球着陆仅2秒多的通讯延迟可谓天壤之别，这就意味着航天器着陆过程必须全部自主完成。

洞察号抵达时没有动力大幅度调整轨道，只能立即冲入火星大气，从开始进入火星大气边缘到最终火星着陆，只有7分钟左右时间。火星大气稀薄，但由于速度巨大意味着摩擦依然能产生很多热量，且热量会不断在航天器表面积累，依然能够抵达惊人的1500多摄氏度。这些因素综合在一起，导致火星的降落难度甚至超过地球。

困难从来不是航天科学家们畏缩的借口，他们会穷尽一切技术完成征服火星的任务，将着陆火星分成了几个主要步骤（实际上有1000个左右细节步骤）。

靠近火星：包裹的严严实实的探测器抵达火星附近约3000千米，期间探测器保持与地球的联系，最后一遍确认各个系统正常工作；

着陆器分离：着陆部分依然携带通讯和辅助装置，在1000多千米高处二者完全分离。自此之后，洞察号“失联”，剩下的15分钟路程必须靠自己走；

调整姿态：仅仅7分钟后，洞察号就已经飞到了火星上空125千米处。它开始向着陆目标进发，期间姿态控制喷气发动机工作，严格控制着陆轨迹角度与方向。它的计算机开始快速计算以目前这个角度入轨时产生的热量，以免超过隔热层能忍受的极限；

冲进大气：调整完角度后，探测器开始以近5500米/秒速度冲击进火星大气，七分钟的“死亡之旅”正式开始！

核心降落步骤（图自：NASA；译制：Haibaraemily）

海水与火焰：在50千米高度处，探测器隔热层热量达到巅峰，它的温度达到了惊人的1500摄氏度，而此时它必须依靠隔热层复合材料升华而快速释放热量。不过不用担心，在各种高科技和隔热层的巨大牺牲下，洞察号所处的温度仅为10度左右，这个温度下人类还需要穿着毛衣，一点都不热；

大气减速：隔热层与大气的疯狂摩擦和牺牲不仅是为了保护这个昂贵的探测器，在这个过程中大气也实现了减速效果，着陆器速度降到400米/秒左右；

降落伞减速：在距离火星表面仅11千米左右时，由几十根线连接、50米高、10余米直径的巨大降落伞打开，探测器受到了近10倍的重力加速度。

再见隔热层：在距离火星地面仅10千米时，此时的空气摩擦对于着陆器已经不再是挑战，光荣完成任务的隔热层将会被抛离。它在刚才的几十秒内，被烧得不成样子，现在终于成为整个探测器第一个抵达火星的部分。虽然它的结局是直接摔得粉身碎骨，不过这个第一也算是对它辛勤工作的最后奖励！

雷达工作：抛离了隔热层仅仅5秒后，暴露出来的雷达们立即开始急速工作，它们需要时刻紧盯目标着陆区域，认真检验当前着陆器所有状态，监测实际情况与原计划目标着陆地的匹配程度，以传递给计算机正确的信息作出调整，工作速度慢的话探测器可能就直接坠毁！

再见降落伞：通过降落伞又继续工作1分钟左右后，整个着陆器的速度终于降到了仅有60米/秒。虽然这个速度在地球上跑完人类百米依然只需要1.6秒，但它已经比刚开始的16倍声速好了太多。巨大的降落伞在完成任务后带着上部保护层脱离，剩下的旅程只能靠着陆器自己完成。

反冲火箭工作：离开降落伞后，着陆器依靠底部强大的反推火箭工作开始减速，着陆器内部装有较大的燃料罐，减速到逐渐悬停并缓慢下落。在着陆过程中，着陆器底部的各种雷达、激光和传感器等辅助系统快速工作，需要最终极其仔细检查地面情况，避免乱石堆、斜坡、沟谷的特殊地貌，否则探测器极有可能由于着陆姿势不对而前功尽弃。由于巨大的燃料罐和反推火箭（相对着陆器本身体积）、各种传感系统都装在着陆器底部，导致这种着陆器的着陆腿必须很长，还要最大限度降低重心，更需要小心。

降落瞬间：发动机必须立即停止工作，否则推力会导致洞察号立即翻转过来，前功尽弃。同时，发动机底部如果激起过多粉尘，也可能对核心仪器产生致命的影响。

最后，终于落到火星！

今天洞察号在着陆后几乎第一时间就发回了首张火星表面照片。

洞察号拍下的第一张火星照片，可以看到防尘罩上（将被抛掉）依然留有反冲火箭最后工作激起的尘土（图自：NASA）

洞察号：205天跨越4.8亿千米深入你的心，火星，你准备好了么？

科学硬核看直播指南。看点都在这里了。

PS：登陆成功之后的情况更新在最后了~

出品：科普中国 @中国科普博览

制作：haibaraemily

监制：中国科学院计算机网络信息中心

NASA的新一代火星着陆器洞察号将于北京时间明天（11月27日）凌晨登陆火星。

洞察号的使命是探测火星的内部结构。如果说好奇号是迄今为止最伟大的火星地球化学家和地质学家的话，那么洞察号将会是火星第一位伟大的火星地球物理学家。（前情提要： NASA洞察号发射升空：火星探地黑科技，太阳系的时光机）

这也是本次2018火星发射窗口内的唯一一个火星任务，那么这次着陆有哪些看点和值得期待的地方呢？

洞察号将如何着陆？

不同于月球，火星有微弱的大气层（不足地球的1%），虽然不多，但总好过没有。所以火星探测器的着陆过程中还是会充分利用这一点点大气层来缓冲减速。

着陆火星的探测器需要经历上千个步骤，但大体来说都有这么几个主要阶段：

• 着陆舱与巡航段分离
• 进入大气层
• 打开降落伞、扔掉隔热盾
• 与降落伞分离
• 缓冲着陆
• 开始传回讯号、打开太阳能板（如果有的话）

洞察号整体机身的设计很大程度上直接继承了之前的凤凰号着陆器，它的着陆过程也和凤凰号几乎一样。

所以我们可以直接参考凤凰号是怎么着陆的。

凤凰号的着陆模拟动画。来源：[1]，剪辑：尞祡

嗯…隔热盾+降落伞+反冲火箭，非常old school的着陆方式了…已经用了50多年…

当年好奇号用了空中吊车黑科技主要是因为它实在太重了，有将近一吨…而只有不到400公斤的洞察号当然就用不着这么费劲了…摊手…

恐怖7分钟

说起来，NASA在着陆火星方面一直保持着遥遥领先的成功率，但直到今天，着陆火星依然是一件极其危险、生死难卜的事儿，即使是NASA也不敢掉以轻心。

从1960年人类第一次尝试发射火星探测器以来，到洞察号之前，一共有14次火星着陆任务成功进入了火星大气层，但只有7次任务成功着陆并顺利开展探测工作——成功率只有50%。

即使到了着陆技术已经相对成熟很多的近20年，也依然有NASA的火星极地着陆者号、深空2号，欧空局的小猎犬2号、斯基亚帕雷利号的遗憾失败。

具体到这次的洞察号。从进入火星大气层到着陆火星表面，洞察号的这一着陆过程大约会持续6分45秒（比花了7分12秒的好奇号要短一点点，除了着陆策略的差异之外，最主要的原因是好奇号的着陆点的地势比洞察号要低上近2000米[2]）——这也是传说中的“恐怖7分钟”（7 Minutes of Terror）[3]，因为这一过程的上千个复杂操作都只能在预先设置好参数之后完全由探测器自主完成，甚至中间有几个阶段信号都会中断。

成功或者失败，都只能等到探测器着陆之后传回了信号才会知道——远在地球上的人类除了等待之外，无能为力。

毕竟从探测器刚进入大气层之前传回的信号，最快也要8分多钟之后才能到达地球——那时候无论成败，都已经尘埃落定。

不过呢，目前为止这7次成功的任务全部都是NASA的…这也算是一种实力背书了…成功与否，让我们一起屏住呼吸，拭目以待吧。

洞察号将着陆在哪里？

经过长达四年的考察和探讨，洞察号最终选定了北半球埃律西昂平原西部这片平坦的赤道区域，距离好奇号的探测区也很近。

但是呢，预计着陆区只是一个椭圆形的范围，也就是说，洞察号实际会着陆在这个圈圈里的哪个位置，还是有很大的不确定性，毕竟着陆阶段是探测器完全自主着陆的嘛。

所以洞察号究竟会着陆在哪里，只能等到着陆之后传回了更多信息才能知道。

机器人总动员

半年前，和洞察号同时发射的还有两颗立方星，叫做MarCO-A和MarCO-B，这也将是头两颗造访地球以外的其他行星的立方星。

它们还有更萌的昵称，分别叫做“瓦力”和“伊娃”。两颗立方星都是采用压缩气体的方式来在太空中完成推进的，和电影《机器人总动员》中的瓦力一样[4]。

两颗立方星长这样…

哦不对，上错图了…是长这样…

这两颗立方星要做什么呢？

它们的使命是在洞察号着陆期间承担洞察号和地球之间的通讯中继工作，在第一时间向地球传回洞察号的着陆状况甚至洞察号着陆后拍摄的第一张照片。也就是说，如果顺利的话，洞察号着陆10分钟后，地球上的我们就可以收到第一张洞察号拍摄的照片了！

瓦力和伊娃能成功完成任务吗？只能等待明天才能揭晓答案了。

五方联动

那么地球上的我们什么时候才能知道洞察号的着陆结果呢？这将是一场五方联动的盛会。

如果瓦力和伊娃给力的话，着陆10分钟之后就可以知道了。

如果不那么顺利呢？也没关系。

洞察号着陆之后也会立刻向地球发回无线电信号，差不多着陆后8-10分钟后，美国国家射电天文台和马普所的射电望远镜就可以接收到信号并传回NASA。通过传回的多普勒频移信号，我们可以知道洞察号是否顺利减速到了0，也可以知道洞察号的通讯系统是否完好，不过更进一步的信息则还需要洞察号更晚些时候才能向地球汇报了[5]。

火星勘测轨道飞行器（MRO）也会在洞察号的整个着陆阶段对洞察号进行跟踪，充当洞察号与地球的通讯中继，只不过它不能像瓦力和伊娃那么及时地传回信息。如果顺利的话，地球上的我们可以在北京时间7点之前收到来自MRO的讯息[5]。

洞察号着陆约20-30分钟后才会打开太阳能板，而着陆5个多小时后则会与在轨的火星奥德赛号轨道器取得联系，后者也同样会充当通讯中继的角色。如果顺利的话，地球上的我们可以在北京时间9点30分之前收到来自奥德赛号的洞察号是否顺利打开太阳能板的讯息[5]。

有那么多激动人心的时刻等待揭晓，明天凌晨3点半不见不散~

想要早起看直播的朋友们收好传送门哦：

https://mars.nasa.gov/insight/timeline/landing/watch-online/

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2018/11/27 晚更新登陆成功之后的情况：

致谢

本文感谢知友 @鸑鷟鹓鶵、 @太空精酿、 @尞祡 对本文提升所做的帮助~

“科普中国”是中国科协携同社会各方利用信息化手段开展科学传播的科学权威品牌。

本文由科普中国融合创作出品，转载请注明出处。

参考资料

[1] YouTube | Phoenix Mars Lander-Launch & Landing Animation

https://www.youtube.com/watch?v=K_QndDGc82Y

[2] What to Expect When InSight Lands on Mars

http://www.planetary.org/blogs/emily-lakdawalla/2018/mars-insight-landing-preview.html

[3] Curiosity - 7 Minutes of Terror

https://www.jpl.nasa.gov/infographics/infographic.view.php?id=10776

[4] NASA Engineers Dream Big with Small Spacecraft

https://www.jpl.nasa.gov/news/news.php?feature=7101

[5] NASA | How NASA Will Know When InSight Touches Down

https://mars.nasa.gov/news/8385/how-nasa-will-know-when-insight-touches-down/

北京时间2018年11月27日3点52分59秒，美国国家航空航天局（NASA）向火星发射的“洞察号”探测器，成功在火星着陆！

这张美国航天局提供的画面显示“洞察”号无人探测器传回的火星首张照片。展示的是远处的火星地平线，拍摄时半透明的防尘盖尚未去除，因此可以看到沾满尘埃的镜头画面。

祝贺洞察号，祝贺NASA！

评论里有人说把手拿开看看有多好看。

好吧。

Aline Zimmer，美国宇航局喷气推进实验室（JPL）系统工程师。

航天事业是大喜大悲的事业，成功后的喜悦，发自内心，如果不亲身参与，我们无法深刻体会。

最新图片！洞察号机械臂上的摄像头拍摄的图片已经传回！

这张图片由洞察号机械臂上的仪器部署相机(IDC)拍摄，并由“火星奥德赛”(Mars Odyssey)探测器负责传回。洞察号探测器太阳帆板正常展开，并在火星表面开始充电。

不同于之前火星车的是，洞察号探测器不会在火星表面“巡视”。

洞察号火星表面工作示意图。图源：NASA

着陆后，洞察号探测器将停留在一个点，通过“看”、“听”和钻探等手段，了解隐藏在火星地表下的历史信息，探测火星地震情况，绘制火星内部地图，了解地球等岩石行星的形成。

【携带了什么？】

洞察号主要携带了以下重要载荷：地震仪（SEIS, the Seismic Experiment for Interior Structure）、地温辐射计（Heat Flow and Physical Properties Probe, HP3）、以及测量行星自转的卫星通讯系统（Rotation and Interior Structure Experiment，RISE）

地震仪（SEIS, the Seismic Experiment for Interior Structure）剖面示意图。

地震仪（SEIS, the Seismic Experiment for Interior Structure）。没错，就是这个白色的东东。地震仪（SEIS）的数据，将揭示火星形成和演化的情况。

地温辐射计（Heat Flow and Physical Properties Probe, HP3）

它将钻探到火星表面下至多16英尺（5米），测量温度随深度的变化。这将使科学家能了解火星目前和过去存在的放射性元素。

“洞察号”将帮助科学家们绘制火星内部的第一张详细地图，洞察号探测器没有车轮，所以一旦它着陆，就会保持在原地不动。它不能跑动收集土壤去研究，但它有一个7.8英尺长（2.4米）的机器人手臂。机械手臂上有一个可拍摄彩色3D图像的相机，探测器机身上还有第二个相机，可以提供广角视野。

【两颗立方星】

在洞察号发射任务中，Atlas V-401火箭还搭载了两个微型航天器——也被称作立方体卫星。它们是首批进入深空的立方体卫星，将对其通信和导航能力进行测试，同时协助在火星表面的洞察号探测器完成通信任务。

它们还有个名字MarCO，昵称为“瓦力”和“伊娃”。

两颗立方体卫星在火星上空飞行的艺术概念图。图源：NASA

两枚MarCO卫星中的一枚，在喷气推进实验室接受测试的场景。图源：NASA

两颗卫星已经为测试星际通信中继做了测试，目前正在为下一次测试做准备。如果一切顺利，MarCO可能需要几秒钟接收和处理数据，然后以光速传回地球。这意味着NASA团队在洞察号着陆8分钟后就能告诉人们着陆器在下降和着陆期间做了什么。

洞察号在着陆时，也将像“好奇号”火星车那样经历了“恐怖7分钟”。在这段时间里，洞察号将穿过火星大气层，这也是整个任务最危险的一段时间。

洞察号火星探测器着陆火星动画演示：

洞察号火星探测器着陆火星动画演示_腾讯视频

视频来源：洛克希德-马丁公司

【着陆在哪里了？】

一切顺利，洞察号着陆在了广阔的艾利希平原(Elysium Planitia)，距离好奇号火星车（Curiosity）目前正在探索的盖尔撞击坑（Gale Crater）550千米。

有人利用火星勘测轨道飞行器(Mars Reconnaissance Orbiter)HiRISE照相机获取的高清晰立体图像对制作出了目标地的数字高程模型。再经过处理，我们就看到了下面的场景。

看，还是非常平坦的。

【你的名字即将登上火星！】

姓名征集活动可以说是NASA举办的一个非常有意义、有创造性的活动，以此来激发人们对航天的关注与热爱，这是一个妙招！此前登陆火星的凤凰号（2008），好奇号（2012），猎户座载人飞船（2014）都有征集姓名上火星的活动。

今年，“洞察号”发射时，携带有你的名字的微芯片和探测器一起飞往火星啦！

对“洞察号”任务来说，在2015年，NASA已经开展了一次征名活动了，在不到30天的时间里，全世界共有80多万人参加了这次活动。后来因探测器中的地震仪出现问题推迟了，为激发民众的参与热情，NASA在“洞察号”探测器上又增加一枚芯片，所以在去年再次征集。

“航天面面观”也多次提醒，所以，你参加了吗？

你的专属“登机牌”，上面有你的名字和唯一编号（报名成功后会在右上角出现）。图源：NASA

征集结束后，NASA把信息刻入一个硬币大小的芯片中，“洞察”号(InSight)火星探测器发射后，你的名字就和它一起飞往火星了！

芯片长什么样呢？别急，马上放图！

看到没有，就这么大，哈哈。

那么，把这个芯片安装在哪里呢

2015年11月，工作人员将含有姓名信息的芯片贴在洞察号着陆器的甲板上。这个芯片里包含的就是2015年征集的那次信息。

今年3月份，NASA将2017年征集到的姓名信息刻入到了另一枚微小芯片中，贴在甲板的另一个地方。

虽然只是一次虚拟的太空之旅，但是，收集人们的名字并送上火星，这样以来，人们都会参与、并关注这段探索旅程。

在2017年的征集活动中，全球一共有160多万人提交了他们的名字。加上2015年类似活动征集的82.7万人，共有240多万人提交了名字。在这240多万名申请者中，超过67.6万人是美国人，人数排名第一；超过26.2万人是中国人，在人数上排名第二。

所以，你是其中之一吗？

如今，含有240多万公众姓名的微芯片即跟随探测器一起在火星着陆！

恭喜你，火星留名！

期待洞察号早日发回科学数据！

NASA火星车一览。Mars 2020，将于2020年7月发射。

NASA，探索宇宙奥秘的优等生。我们要学习！ ​​​​
想一想，距离2020年我们中国的火星探测器发射日期也越来越近了，我们的2020火星探测器发射窗口为2020年7月23日-2020年8月5日，连续14天，每天有那么几分钟的窗口。

中国2020年火星探测器中的着陆器和巡视器示意图。巡视器，也就是火星车将在火星行驶！
火星，我们来了！

说点别的吧，洞察号成功着陆火星，媒体发布了很多图片，不知大家有没有看到这两张？

咦，这不是花生吗？怎么还和洞察号有关系？

嗯，是的！

它们被称为“lucky peanuts”，译为“好运花生”。

吃花生能带来好运？

吃花生的传统开始于上世纪60年代的“徘徊者”7号月球任务。最初的6次全部以失败告终，执行第7次任务时，有人将花生带到控制室，结果任务顺利完成。从此，吃花生便成为喷气推进实验室（JPL）执行发射和着陆任务时的传统。

2012年8月，好奇号着陆前，控制室内的好运花生。

从1964年“徘徊者7号”任务起，每逢重大活动，在NASA的任务控制中心都会出现“好运花生”，希望带来好运，任务取得成功。

是否能够成功要看探测器最终的表现，这只是一个小活动，也不能称之为迷信吧，航天事业就是大喜大悲的事业，研制时认认真真、发射后希望它飞行一切顺利，控制室里放点吃的，没啥不好，饿了可以吃几颗。

人家吃花生，我们吃什么？我们吃大包子！

包子名为“成功包”，为啥吃包子呢？

这是因为试验队人员加班比较多，而包子比馒头有味道，吃起来也比较方便，所以夜班加餐一般都是选包子。后来不知从什么时候起，大家养成了在发射前吃一顿包子的习惯，取其寓意是：圆润的外形——“圆满”和蒸笼的“争气”。

长征五号遥二任务发射前，大家也都吃包子了

可惜……

没关系，我们查找原因、加以改进，迎难而上，直上九重天！希望接下来的发射一切顺利！

中国航天人，加油！

图源：NASA、推特等。​​​

举手！我来说，这次洞察号登陆火星，是立方星向深空探测方面迈出了重要的一步，也证明了立方星在地球轨道之外还有很大的前景。

这话不是我说的，是JPL的MarCO项目经理Joel Krajewski说的。

为什么要提到立方星呢？因为这次洞察号登陆火星，不是一个人去的，它还有俩“随同人员”，就是NASA的两个小的实验性立方星Mars Cube One（NASA官方简称MarCO）。

这俩立方星的体积为6U，虽然每个都只有一个公文包那么大，却装备了包括太阳能电池板，照相机，航天电子设备，推进系统和姿态控制系统等等功能。

2018年5月5日，它们和洞察号搭载在同一枚火箭上发射升空。在洞察号出发之后，两颗立方星的MarCO-A首先被释放进入太空，随后另一个MarCO-B紧跟上。

在前往火星的路上，MarCO首先需要展开两个无线电天线和两个太阳能电池板。每个MarCO用一对光伏板产生电力，每块板的面积约为30厘米×30厘米。这些电池板可以在接近地球时为每个立方星提供大约35瓦特电力的支持，在火星附近时，电力支持是17瓦特。电力系统还可以给MarCO的锂电池充电，当立方星的通信方向并不面向太阳时，充电电池也可以提供电力。

并且，MarCO的飞行也是独立的，因为有自己的推进系统，它们会在飞行途中自己进行航线的调整。MarCO的推进系统使用压缩的R236FA气体，每个MarCO装有8个推进器，可以向不同方向释放这种冷气推进剂。这种MarCO的推进器开创了一种全新的立方星推进器的工作形式，因为在地球轨道上的立方星通常使用电磁装置控制姿态，这种装置可以依赖地球的磁场，但是MarCO在深空中，失去了地球磁场的支持，它们依然可以控制自己的姿态。

另外一个新的技术是“Iris”，这是一个在MarCO上采用的无线电通信系统。它是一个新型的微型X波段转发器，可以与NASA的深空网络兼容，也可以进行导航。

不仅如此，MarCO的无线电接收器还可以提供UHF波段（仅接收）和X波段（接收和发送）功能。它能够作为一个信息的传递者，能够实时中继洞察号着陆器发出的UHF频段的信息，传输速率可以达到每秒8千比特。

每颗立方星上都带有相机，可以拍下分辨率752×480的图像。这张著名的对火星的“回眸”，就是MarCO拍的。

为什么要给小小的MarCO配备这么多高科技设备呢？其实，如果没有这两颗立方星的帮助，NASA的火星勘测轨道器（MRO）和地球上的大型射电望远镜也可以在洞察号着陆时接收到它的信号。

但是，这种传输信息的方式是有短板的！比如，MRO只能把这些数据保存一个多小时，而且传输的速度也比较慢，因为它要先绕过火星；

射电望远镜就更有局限性了，几乎是只能听到洞察号是不是还在火星上“活着”。

但是，有了MarCO这两颗立方星，它们可以十分快速地传递大量数据，在8.7分钟内把来自火星的消息传回地球，跨越大概1.57亿公里的距离。

MarCO的任务标志着立方星第一次不再总是盘旋于地球周围，而是飞向深空。它们证明了立方星也可以在深空中很好地生存，并且有着快速的信号传输能力。

JPL的董事Michael Watkins说：“每次火星登陆都是令人敬仰的。MarCO CubeSats为这种小型的太空探测器打开了一扇新的大门。它们的任务的成功，是对数百名才华横溢的工程师和科学家的致敬，他们将天才和劳动力投入到了美好的一天。”

MarCO的深空探测任务不仅证明了探测器技术可以浓缩在这种小型的立方星里，而且在远离地球轨道的深空依然可以工作，重点是，它还便宜。JPL的太阳系探测局局长Jakob Van Zyl说：“这项技术可以允许那些以前没有条件的国家参加深空探测，就算是大学也可以做到。”

所以说，6U的小卫星充满着无限的可能。我们天仪的立方星和MarCO在体积上都是相同的6U，虽然我们现阶段的微小卫星还没有达到像NASA这样可以在火星附近探索的技术，但我们也进行了更多的尝试以获取技术上的进步，每一次的发射任务都是我们不断努力去突破和迭代现有的技术。希望在未来，我们天仪的立方星也能够让世界同行瞩目。

北京时间 2018 年 11 月 27 日 3 点 54 分，备受瞩目的“洞察号”（InSight）探测器在经历了 205 天、超过 4.84 亿公里的飞行后成功着陆火星，接下来，它将在 2019 年 3 月前完成所有仪器的配置，并开始人类历史上首次、为期一个火星年（地球上 687 天）的火星地质勘探。

在进入到下降和着陆阶段（EDL）后，“洞察号”由于在车身设计上很大一部分是继承了凤凰号（Phoenix）火星探测器，所以在下降过程中，成熟的“反推火箭+降落伞+隔热盾”的组合被继续沿用。

图丨庆祝场景（来源：NASA）

这几年，虽然围绕着火星这颗红色星球的话题一直热度不减，“钢铁侠”马斯克更是表示自己创办 SpaceX 的初心不会改，依旧有 70% 的可能性会亲自登陆火星。但无论是从科学观测还是探测器实地研究的角度来看，人类对于火星的认知依旧过于匮乏，尤其是对于火星内部的结构，可以说是一无所知。

图丨“洞察号”拍摄的首张火星照片（来源：NASA）

为了“洞察”火星内部的结构，揭开太阳固态行星形成和演化之谜，2018 年 5 月 5 日，延宕 2 年的“洞察号”搭乘宇宙神 V－401 型运载火箭从范登堡空军基地出发，踏上了探秘火星内心奥秘的冒险之旅。

InSight：可不只“洞察”这么简单

为什么会被命名为“洞察号”，有的人会联想到它的火星探测器前辈们，毕竟，“洞察”似乎是在鼓足“勇气”、抓住“机遇”和满足“好奇”之后最顺理成章、自然而然的操作。但实际上，InSight 的命名可远没有这么简单。

“洞察号”的全称为“通过地震调查、测地学及热传导研究火星内部结构的探测器”（Interior Exploration using Seismic Investigations, Geodesy and Heat Transport，简称 InSight）。是人类首个研究火星内部的探测任务，也是美国火星无人探测项目的重要部分。

图丨“洞察号”探测器（来源：NASA）

“洞察号”原计划 2016 年 3 月发射，但由于其搭载的地震测量仪主要传感器出现真空密封不严问题，发射被迫推迟。而这次推迟不仅直接导致“洞察号”的预算成本因为重新设计地震测量仪和任务延迟而从 6.75 亿美元上涨到超过 9.93 亿美元。更重要的是，发射时间错过，“洞察号”需要再耗费两年，等待 2018 年 5 月份的最佳“奔火”窗口。

对于“洞察号”的期待，科学家希望通过它可以了解火星内核大小、成分和物理状态、地质构造，以及火星内部温度、地震活动等情况。目的是想尝试回答一个科学界最基本的问题：行星是如何形成的？

图丨火星内部结构设想（来源：NASA）

所以，为了方便“洞察号”开展作业，经过长达四年的考察和探讨，NASA 的科学家们为它选择了一个十分平坦的着陆地点——艾利希平原（Elysium Planitia），该区域的中心位置坐标为北纬 4.5°、东经 135°，距离好奇号探索的盖尔撞击坑（Gale Crater）不太远。

选择这一区域的好处是显而易见的，不仅纬度较低、靠近赤道，探测器有条件获得更多的光照以确保它的太阳能板可以产生足够多的电能来满足“洞察号”的运行，更重要的是，该区域地势平坦，可以确保“洞察号”安全着陆。

图丨“洞察号”探测器着陆点（来源：NASA）

除了在登陆细节上做足功夫，NASA 也保持了其一贯的吸引粉丝的能力，为了可以让更多的人参与到“火星探索”的任务中、满足天文爱好者们“飞向火星”的心愿，在 2015 年、2016 年和今年，NASA 多次向外界征集过姓名，最终，共有 240 万名申请者（其中有 26 万名中国人）的名字被刻在两枚特制芯片上，随“洞察号”一同登陆火星。

“InSight”如何洞察火星？

在了解“洞察号”是如何在火星表面开展具体工作之前，我们首先必须要提一下在这趟火星之旅过程中劳苦功高的两颗中继通信立方星——MarCO-A 和 MaCO-B，它们也是首批进入深空的立方星，为了展现一个更为亲近可爱的形象，研发人员将其命名为经典动画电影《机器人总动员》中的两个主角——“瓦力”和“伊娃”。

图丨中继通信立方星（来源：NASA）

这两颗立方星是由喷气推进实验室（JPL）研制，互为备份，成本约为 1850 万美元，各有 8 个高压冷气推进器。它们在“洞察号”下降和着陆阶段（EDL）承担探测器与地球之间的通讯中继工作，第一时间向地球传回探测器的着陆状况，以往火星着陆任务中“恐怖七分钟”的信号失联没有再出现，因为这 7 分钟里，“洞察号”通过两颗立方星可向地球实时传输 8kbps 的数据。

当然，这次的 MarCO-A 和 MaCO-B 两颗立方星中继通信作为首次测试性应用，也为未来深空探索的不间断、高效率通信提供了验证的借鉴。

回到本次的主角，“洞察号”之所以可以实现人类首次的火星内部探测，还得益于其搭载的三部主要的科学仪器：——火星内部结构地震测量仪、热流及物理特性探头以及“旋转和内部结构实验仪”。而为了配合探头的放置，“洞察号”上还有一支长 2.4m 的设备部署机械臂（Instrument Deployment Arm, IDA）。

图丨“洞察号”主要仪器（来源：NASA）

作为“洞察号”的主要仪器设备，“火震仪”——火星内部结构地震测量仪（Seismic Experiment for Interior Structure, SEIS）是法国空间研究中心（CNES）提供，由两个三轴地震仪组成，可防风的地震测量仪灵敏度极高，足以“感知”尺度为氢原子半径的地面运动，记录 4-5 级的“火星震”或陨石冲击所引发的震波。此前正是由于该仪器的故障而导致任务推迟。

第二个重要的设备为“鼹鼠”——热流及物理特性探头（Heat Flow and Physical Properties Package, HP3），由德国航天局（DLR）提供，这台仪器能够像“鼹鼠打洞”一样在地面上钻出 3 米至 5 米的深坑，测量火星内核释放的热流数据。

图丨“洞察号”的机械臂（来源：NASA）

另一个设备是旋转和内部结构实验仪（Rotation and Interior Structure Experiment, RISE），由 JPL 研制。可以通过火星与地球间的无线电传输，来评估火星绕轴旋转产生的扰动，用以提供火星内核大小的线索。

除此之外，“洞察号”还将装备两台进行观测的相机——设备部署相机（Instrument Deployment Camera, IDC）和设备全景相机（Instrument Context Camera, ICC），这两台相机的主要目的都是为了方便监测将仪器设备放置在火星表面上的操作，也能用来拍摄探测器周围的环境景色。而生成的气压、温度和风速等数据主要用于地震仪数据的噪音修正，也可以用于火星天气研究。

即将到来的“火星探测热潮”

伟大的目标似乎永远是和冒险的行为紧密联系在一起的，在马斯克发出“要在火星上退休”的豪言壮语之后，火星的受关注度持续上升。但实际上，NASA 和其他航天局自 20 世纪 60 年代初以来已经实施了几十次火星无人探测任务，在 2000 年发布“火星探测计划”（MEP）之后，NASA 已成功开展了奥德赛、勇气号、机遇号、火星勘测轨道器、凤凰号、好奇号和 MAVEN 等 7 个火星探测器的设计和运行。但放眼 2020 年之后，我们会发现世界各国将掀起新的一轮火星探测热潮。

其中知名的项目包括 NASA“火星探测计划”中的第 9 颗火星探测器——将于 2020 年 7 月发射的火星 2020（ Mars 2020）。作为一款核动力火星车，火星 2020 可以看作是“好奇号”火星车的后继型号。不过，与好奇号等以往的火星探测任务不同，自动化程度更高的“火星 2020”新核动力火星车将收集岩石样品，并将样品用密封罐储存起来，放置于火星表面，以便被未来任务的航天器带回地球。

图丨Mars 2020（来源：NASA）

对于以深空探测见长的欧空局来说，火星是不能落下的一站，而他们抢占 2020 年时间点的任务就是“火星太空生物”(ExoMars) 的第二阶段。在该任务中，欧空局将和俄罗斯进行合作，由俄罗斯方打造登陆平台，欧空局提供火星探测车。车上面搭载双方的科学仪器，主要将寻找在火星上的生物生命标记。根据俄罗斯航天集团总经理德米特里·罗戈津此前的说法，“探测车将会在 2021 年 3 月 19 日登陆！”

图丨ExoMars 探测车（来源：ESA）

而中国在经历了 2011 年“萤火一号”的失败之后也再次重拾起火星探索的规划，2016 年 1 月 11 日，中国正式批复首次火星探测任务，中国火星探测任务正式立项，并将在 2020 年左右发射一颗火星探测卫星。通过一次发射，实现火星环绕和着陆巡视探测，即通过环绕探测，开展火星全球性和综合型的探测，通过巡视探测，开展火星表面重点区域高精度、高分辨的精细探测。

除此之外，日本宇宙航空研究开发机构 (JAXA) 计划于 2021 年向火星两颗卫星中的“福波斯”发射探测器，在采集沙子和冰等样品后返回地球。类似的采样返回技术已经“隼鸟”小行星探测器上得以验证；印度在 2014 年 9 月首个火星探测器“曼加里安”成功进入火星轨道后，也提出了新的火星探测计划，包括与阿联酋签署协议，将为其发射中东国家的首颗火星探测器。

虽然时至今日，火星探测器的成功率仍然不足 50%，深空探测计划也时常为经费和技术问题所掣肘，但各国极大的探索热情还是预示着人类对火星的了解将上一个新的台阶。

NASA 的洞察号火星探测器成功登陆火星，对于人类的火星探测事业有着标志性的作用。接下来，我将先介绍洞察号有哪些看点，然后分享一下美国以及其他国家未来的火星探测计划，以此作为补充内容。

无论是苏联或者俄罗斯在探测火星技术上的屡败屡战，美国在经历了大量的失败之后换来的技术迭代更新与成功，还有欧洲在探测火星时候的胜败参半，中国和日本是首次探测都遗憾失败。印度首次探测便大获成功，这是一种喜悦。

但是不管怎么样，这些所有的精神都代表着人类渴望征服火星的决心和信心，吸取教训，不忘初心，脚踏实地，放得始终。而眼前一个新的十年马上就到来了，人类前所未有的一波火星探测热潮即将到来。

先从美国的角度来讲，美国将会进一步的扩展火星探测的维度，而事实上也确实只有美国已经实现了从火星大气到地表的全方位的研究，但目前这个任务依然有一定的扩展空间，比如说火星的地表以下是什么？

针对这一任务，洞察者号火星探测器应运而生。

2018 年 5 月 6 日 5 月 5 日，一个深入研究火星地底并探秘的洞察号着陆器刚刚起飞，可以想象它的地位是怎么样的。

首先，洞察者号可以深入地下研究。

全球勘探者号、奥德赛号、MAVEN 等轨道器都发现了火星是肯定存在着水，而且是大量的，勇气号、机遇号、凤凰号、好奇号则全方位的分析了火星的土壤，并证明土壤中是存在着足够的水源，甚至是有可能存在有机物的。但是这所有的探测器都有一个共同的缺点，它们是无法深入地下去研究的，这个洞察号就是来补充这最后一站往下面走。

然后，洞察号使用的平台和凤凰号几乎是一模一样的。

它也是通过火箭反推的方式降落到火星的表面，它的太阳能电池板它的基本的结构都是一致的，这样的话它就可以节省成本而专注于制造更先进的科学仪器上。

其次，它的最主要的科学仪器有两个。

一个是非常先进的火星地震仪，当然我们说地球震动叫地震，然后其实到了火星的地震上就应该叫做火震了，所以它也可以叫做火震仪。

火震仪将会首次研究这颗行星的震动，还有一定的地质情况，那么我们就可以研究它的内部是否还有一定的地质运动，而如果有陨石撞击的时候，或者是火卫一微弱的潮汐引力的时候，它都可以精确地感知到这些信息。

而另外一个很重要的仪器叫做地下热流探测仪，这个探测仪的厉害之处在于它可以释放一个长达 5 米，当然它这个长达不是说它是一个连续的杆，主要是前面有个探头，然后后面是传递的电缆。

这个长达五米的探测杆将会深入到火星内部的土壤，那么它就可以感知火星内部剩下的一些放射性元素衰变产生的热量，甚至是地幔层的热量对流，包括地表吸收的一些太阳辐射，还有它内部的热是怎么传导的，甚至是微弱的潮汐力引起的一些摩擦等各种细节它都可以探测到，那么我们就容易了解到火星内部的演化过程，甚至是可以预测它未来的发展趋势，这是大有裨益的。

我的名字上火星了，，，

其他几位已经把各种技术细节什么的写的很完善了，我这边补充一个看点，就是造洞察号的这群科学家和工程师。可能我有些跑题了。但也是值得我们这些人思考的一个问题。

昨晚我盯着NASA TV看了一夜的直播。登录前直播了什么呢？ 各个分系统的主要负责人都出来依次介绍了自己的系统，主要科学家团队接受了采访，并向大家介绍了洞察号的各种技术细节和目的等。这些技术细节，因为我之前都看过了，基本都有所了解，所以也没太在意。

但我发现一个有趣的问题，就是这些科学家和工程师真的很有趣。录了一些视频，大家感受一下吧。他们是在享受太空探索带给他们的乐趣，非常自豪。作为同行，我是真的很羡慕。

在洞察号下降的最后时刻，美国宇航局喷气推进实验室的任务控制室保持沉默，因为InSight的状态更新了PA系统：“海拔300米...... 200米...... 80米...... 60米...... 50米，恒定速度37米...... 30米... 20米...... 17米.....确认着陆！InSight在火星表面！“紧接着，任务控制的工程师爆发出掌声。

又有一颗探测器带着全人类的好奇，去倾听火星了。

各位大佬已经说的很明白了，期待我国2020年的“萤火二号”火星探测器取得成功。

作为一个刚放弃了航天科技集团某所offer的航天爱好者有种莫名的感受，能够在NASA工作该是一件多么幸福的事。

去火星的路上，你都会遇到谁？

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今天凌晨四点

洞察号火星探测器登陆火星

这已经是人类探索火星的第 58 年了

我们觉得

或许，你应该了解一下！

那么，我们开始吧

碧桂园广告开始了没？

隔空对望太阳系，一排抢先日景房，享受不一样的格局，距九大行星只要五分钟光程，唾手可得……

人家追求技术的卓越进步，我们突破人类的道德底线

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额，我表达的是一种态度，就事论事，人身攻击请走开！有些人总想一鸣惊人，哪怕宁秦桧也要留下历史印迹。诚然，基因分析和剪辑技术在学术层面有一些成熟的经验。但是能不能用于人类，用于人类的后果，一方面从技术应用上属于首次，另一方面，也没有经过系统的，多方面的验证。从社会影响来讲，这不是钻法律的空子吗？一心想要来个"敢为天下一马当先"。了解过这个事情就知道，难道是其他科学家不会剪辑人类基因吗？绝大部分原因是道义不允许，自己也不愿意做，不敢这么做，而且做完之后的风险还有技术处理怎么办。科学和技术是两码事，懂基因剪辑的技术，未必真正完全了解其中的原理和可能带来的后果，要不断地验证循序渐进才行。况且生物看似了解的最多，但实际未知更多。科学发展的确有其方向，基因剪辑，转基因等一切有利于人的发展的基因相关技术我并不排斥，但这位老师所作所为不符合科学家的职业伦理，不考虑社会影响，责任心在哪呢？如果被编辑过婴儿能够生理指标正常，就是幸运，如果出现新的基因缺陷疾病，传到下一代，这个责任谁担当的起。我就想说一句话:科学家不能自私为自己成果，也要遵循科学发展规律，验证前行，为人类安全负责。仅代表我个人观点，评论各抒己见没什么问题，不喜勿喷就好，也不要人身攻击。

你问什么意义？我想说真tm讽刺！

看到这里，我又回头去看了一遍知乎经典问题，美国到底发达到什么程度

看看10年前投放的蟑螂进化到什么程度了，需不需要改造人上去捕捉样本带回来。