科罗拉多州利特尔顿—在经历了代价高昂的延误之后，美国宇航局的下一个火星任务正按计划于明年启动。作为航天器的名称，这个名称有点拗口：利用地震调查、大地测量和热传输进行的内部探索。在美国宇航局以及建造该航天器的洛克希德·马丁空间系统公司，它简称为 InSight。
InSight 着陆器的设计目的是探测这颗行星的深层内部并窃听隆隆作响的“火星地震”，它将有效地测量这颗行星的温度并测量其脉搏。现在，它正在前往发射台的最后准备阶段，该航天器正在进行广泛的热和真空测试，并由一群穿着兔子服的技术人员进行维护。（这些服装应有助于防止微生物搭便车在 InSight 升空时免费搭车前往火星。）
据洛克希德·马丁公司 InSight 的组装、测试和发射运行阶段经理斯科特·丹尼尔斯称，发射最早可能在 2018 年 5 月 5 日进行。该航天器计划于明年 2 月下旬运往加利福尼亚州的范登堡空军基地，在那里它将与火箭对接并准备发射。“由于我们有一个行星际发射窗口，因此保持按计划进行至关重要，”丹尼尔斯说。“[InSight] 处理得越多，出错的可能性就越大。因此，我的主要工作之一是确保我们尽快将 InSight 送出地球，并于 11 月 26 日降落在火星上。”
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技术人员正在为美国宇航局的 InSight 火星着陆器在科罗拉多州洛克希德·马丁空间系统公司进行最后一轮测试做准备，然后再从加利福尼亚州的范登堡空军基地于明年送往红色星球。图片来源：芭芭拉·大卫
从边缘回归
让 InSight 前往火星的竞赛真的让人似曾相识。
2015 年 12 月，美国宇航局宣布已暂停该航天器计划于 2016 年的发射。当时 InSight 已经在范登堡，由于航天器的一个关键仪器（法国航天局国家空间研究中心 (CNES) 提供的名为 SEIS（内部结构地震实验）的地震仪）存在缺陷，导致无法进行发射。SEIS 对 InSight 的科学任务至关重要；它测量小至原子直径的地面运动，但需要在其三个主要传感器周围进行真空密封，以承受火星环境的残酷极端条件。在测试期间，仪器未能保持真空；不知何故，它正在泄漏。
美国宇航局喷气推进实验室 InSight 首席研究员布鲁斯·巴纳特回忆说，那是一段令人紧张的时期。最终，CNES 和 JPL 的专家进行了全面努力，修复了泄漏问题，并且地震仪在去年 8 月通过了一项关键审查。现在，巴纳特说，“我们正在按计划进行。我们有余地。我们没有正在处理的重大问题。我感觉很好。我想现在这更加真实了。”
发射延迟和 SEIS 维修使 InSight 的总估计成本膨胀到约 8 亿美元，该任务的外国合作伙伴仅在解决仪器挑战方面就花费了超过 1.75 亿美元。“我认为 CNES 告诉我，这是他们有史以来承担的最昂贵的非地球项目，”巴纳特说。“它一开始并不是这样，但他们挺身而出，投入资源来纠正错误。”美国宇航局也加大了投入，在批准约 1.3 亿美元的额外资金以实现火星着陆器任务之前，对 InSight 的开创性科学目标以及已经投入的资金进行了仔细研究，巴纳特说。
内部结构地震实验 (SEIS) 的特写视图，这是一种由法国国家空间研究中心 (CNES) 提供的地震仪。这种精密仪器的顺利运行导致 InSight 的发射从 2016 年推迟到明年。图片来源：芭芭拉·大卫
深入
InSight 没有被取消而是幸存下来的原因可能在于，它的研究涵盖了内太阳系的所有岩石行星。事实证明，研究火星的深处可以帮助研究人员拼凑出 40 多亿年前组装所有类地世界的过程。
美国宇航局行星科学部门主任吉姆·格林说，InSight 解决了“火星科学的一个基本领域——地球物理学——研究我们认为是活跃行星的内部，揭示其现状和过去线索”。到目前为止，地球物理学家实际上只近距离研究过一颗活跃的类地行星——地球。添加第二颗行星的数据可以使科学家对岩石世界的理解呈指数级增长。
此外，格林指出，虽然 InSight 与美国宇航局最终让人类登陆火星的初步计划没有直接联系，但它的任务确实很好地补充了这些计划。“在人类在火星上生活和工作之前，InSight 将告诉我们火星地震的严重程度，这可能需要在建造永久性结构时加以考虑，”他说。
据洛克希德·马丁公司 InSight 项目经理斯图尔特·斯帕斯称，着陆器的数据也可以与美国宇航局的另一个首要任务完美地结合起来：评估未来从火星取回并运回地球的样本。他说，更多地了解火星内部的温度可以指导对科学家在分析从地下抽取的返回样本时看到的任何事物的判断。“[InSight 的任务] 将是我们第一次窥视行星内部。这都是新的科学，”斯帕斯说。直接或间接地，“我们在火星上做的越多，就越能为最终的人类探索铺平道路。”
描绘 InSight 火星着陆器及其在红色星球上部署的外部仪器的艺术作品。图片来源：美国宇航局和 JPL-加州理工学院
在（机器人）肢体上
为了完成所有这些，InSight 的科学有效载荷包括两种关键仪器：法国的 SEIS 和德国航空航天中心提供的热流和物理特性包 (HP3)。
与往常一样，任何试图与火星近距离接触的有腿着陆器都可能遭遇一长串灾难。假设 InSight 在着陆中幸存下来，那么许多最令人担忧的剩余风险都围绕着航天器的机械臂，该机械臂必须将 SEIS 和 HP3 都放在崎岖不平的火星地形上。在部署 SEIS 后，这个远程控制的肢体还必须在地震仪上加一个类似豆豆帽的防护罩，以防止可能破坏仪器原子级精确读数的风和天气。
HP3 将测量来自火星的热通量。一旦部署，它将钻入火星地表以下五米处——比以往任何机器人手臂、铲子、钻头或探测器都深——以寻找该星球在形成数十亿年后仍然蕴藏着多少热量。该信息还可以帮助任务规划人员确定如何最好地利用地热能来支持未来的人类前哨站。
巴纳特说，即使在机械臂发生故障这种不太可能的情况下，着陆器本身一旦到达火星仍将提供新的科学成果。InSight 还配备了一流的设备来研究这颗行星的天气，其机载磁力计可以揭示宇宙射线和来自太阳风的带电粒子如何通过大气传播以清除这颗行星的表面——所有这些信息对于勘察未来潜在栖息地非常有帮助。
对于巴纳特来说，仅仅是为了准备前往火星并在伊利西平原（该行星赤道地区一块相对平坦且无害的区域）着陆，在地球上就已经是一段漫长的旅程。“现在感觉很好，能参与一个正常的压力项目……而不是绝望的压力。我们第一次不再落后，”他总结道。“能够将东西扔过太阳系并使其安全地降落在另一颗行星上，这真是太棒了。”