拯救鼹鼠失败洞察号放弃打洞

2021 年1 月14 日，挣扎已久的美国宇航局（NASA）终于宣布：洞察号（InSight）火星探测器的热流探测仪经过多次抢救无效，将放弃在火星上打洞，遗憾告别火星探索舞台。

▲ 洞察号着陆器探索火星内部结构的艺术想象图

▲ 被称为“鼹鼠”的钻头

热流探测仪是洞察号火星探测器的核心科学仪器之一，目标是将钻头打入火星地下5 米深处，测量火星内部的温度。这个小小的钻头还有个亲切的昵称——“鼹鼠”（mole)。

然而，打个洞偏偏就这么难，“洞察号”花了一年半时间，用了种种办法，愣是没有把这个“温度计”打下去。这场历时一年半的“解救鼹鼠”行动，一直在努力，也一直在失败，有时好像看到希望了，有时又退回到原点。事实上，就在宣布放弃两个月前，项目组还把“成功将鼹鼠钻入地下”作为“两周年总结”的成果之一，表示要继续打下去呢。

初登火星

时间倒回两年前。

2018 年11 月26 日（美国时间），2018 火星窗口里唯一的火星任务，万众瞩目的“洞察号”着陆器成功踏上火星赤道以北的埃律西昂平原西部。

这里阳光充足、地势低平，而且土质细腻，连石块都没有几个，从工程上来说，埃律西昂平原西部是个足够安全的着陆点。只是谁也没想到，这个足够安全的着陆点的土壤性质，为之后热流探测仪的安装带来了无尽的困扰。

洞察号着陆器携带了两大核心科学仪器：火震仪（SEIS）和热流与物理性质探测仪（HP3，以下简称“热流探测仪”），两者均通过“系绳”与着陆器主体相连。虽然“洞察号”本身是美国宇航局主持的任务，但这两个核心仪器都是欧洲研制的：火震仪主要由法国国家空间中心(CNES)和巴黎地球物理学院(IPGP)负责研制，热流探测仪主要由德宇航（DLR）负责。两个仪器都是需要稳定安装在火星表面上,然后才能进行科学探测的。项目组原本计划花2～3个月时间来安装这两个仪器。当然，现在我们已经知道，他们当时还是太自信了，对于热流探测仪来说，这个时间将是——永远。

▲ （左）洞察号着陆区一带的地形，底图MOLA；（右）2018 年12 月6 日，NASA 火星勘测轨道飞行器（MRO）用HiRISE 相机拍到了着陆区一带的高清照片（编号ESP_0_1845、ESP_0_1845），和隔热盾、降落伞残骸。图像分辨率高达0.25 米像素

▲ “洞察号”热流探测仪打洞示意图

踌躇满志

安装火震仪的“夹娃娃”操作还是挺顺利的。2018 年12 月19 日，机械臂操纵抓钩抓出火震仪，将它安置在火星表面。2019 年2 月2 日，“洞察号”又顺利给火震仪罩上了隔风隔热的保护罩。

2019 年2 月12 日，“洞察号”开始安装热流探测仪。机械臂再次操纵抓钩，抓起热流仪挪到距离火震仪约1米开外的预定地点。接下来，只要热流探测仪的钻头“鼹鼠”一路打洞到地下5 米深就行了。

项目组的工程师们遥想了一下下周的打钻工程，在谨慎之中也忍不住洋溢出自信来。“鼹鼠”还没正式下钻，大家甚至已经提前把庆功蛋糕给吃了。

这个“鼹鼠”，不会打洞

之后的一周里，“鼹鼠”正式启动打洞程序，大家期待着很快会传回成功的消息，但结果似乎不太理想。

2 月28 日，“鼹鼠”工作了4 个小时，这是它的单次工作时长上限，之后就要休息散热。这次钻孔打了约20 厘米深，而且还歪了15 度，远没有达到预定的70 厘米深度。传回的数据还显示，“鼹鼠”在开始打洞的5分钟后就已经到达了这个深度，之后就再也没有往下去了。

▲ “洞察号”脚下细腻的红色土地

▲ “洞察号”结构

不过在那个时候，项目组还是挺乐观的，毕竟钻头也没坏，而且5 分钟就打了20 厘米，不是很厉害么！只是谁也没有想到，这仅仅是噩梦的开始。

▲ 美国宇航局工程师测试“鼹鼠”模型

▲ “洞察号”热流探测仪结构（左）和实物图（右）

▲ 地球上的模拟测试

当时工程师们推测了“鼹鼠”只打了约20 厘米可能的原因：“鼹鼠”可能遇到了石块之类的障碍物，导致它被卡住了；连接“鼹鼠”的系绳可能被什么缠住了，于是“鼹鼠”被“拽住”了。到底是哪种原因，还需要更多测试。

这些测试既包括在火星上继续捣鼓钻头，同时用火震仪和相机观察钻头下钻时的变化；也包括在地球上模拟钻头打洞可能遇到的情况——一台热流探测仪的复制品从德宇航中心送到了美国宇航局喷气动力实验室，供美国宇航局的工程师们共同探讨原因和解决方案。

文章来源：《现代科学仪器》 网址: http://www.xdkxyq.cn/qikandaodu/2021/0720/532.html