修了两年那只不会打洞的火星鼹鼠

作者: EasyNight

来源: 果壳

发布日期: 2021-01-26

NASA于2021年1月14日宣布放弃对火星探测器“鼹鼠”的救援。该探测器在火星表面打洞的任务未能成功,最终只钻到了30多厘米深,原因是土壤过于松软,导致无法继续深入。尽管“鼹鼠”本身完好无损,但由于无法完成任务,NASA决定停止救援。洞察号探测器仍在继续运作,收集火星数据。

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“热流与物理特性探测仪”。这个探测仪的英文全名叫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,于是简简称为HP3。

科学家还嫌这个简简称不好听,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。

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!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?

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。

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。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”。

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。

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。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,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。

转过身来,再看我们的小“鼹鼠”,它就没那么顺利了。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。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”。

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。

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。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。

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。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……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!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。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,科学家尝试了这最后的大招。

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。

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。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……

别忘了,洞察号(InSight)原来是个一语双关的简称。它的全名叫——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。

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