外星球打掃衞生也是一件大事情——火星探測器除塵_風聞

原創：牧夫天文

文章來源：NASA. JPL

原作：Andrew Good

翻譯：陳杰

校譯：牧夫天文校對組

編排：王璞

原文鏈接：

https://www.jpl.nasa.gov/news/news.php?feature=7394

NASA洞察號2018年12月6日在火星上拍攝的第一次全自拍（由11張照片合成）。它顯示着陸器的太陽能電池板和甲板。甲板頂部是科學儀器，氣象傳感器臂和UHF天線。

圖片來源 NASA

NASA洞察號2019年3月15日到4月11日在火星上拍攝的第二次全自拍（由14張照片組成）。着陸器已將其熱探頭和地震計從其甲板上移除，將它們放置在火星表面，一層薄薄的灰塵覆蓋了航天器。

圖片來源 NASA

火星探測器的正常工作一直以來都受到火星上塵埃的影響，上面兩張圖給出了最新發射的洞察號火星探測器的“積灰”情況。今天我們來講講在火星上探測器是怎麼除塵的。

火星上的風不僅可以使火星表面佈滿灰塵，也可以將灰塵吹走。災難性的沙塵暴卻會使火星探測器遭遇和NASA機遇號探測器（Opportunity

rover）一樣無法工作的窘境，從而終結火星探測任務。但是，一般情況下火星上的風會清除探測器太陽能電池板上的灰塵，使探測器獲得更多的能量。這種除塵機制使得機遇號和勇氣號（Spirit）探測器的壽命從最初預計的90天延長到了數年。

因此，火星最新“居民”——洞察號着陸器（InSight lander），也有望清除其表面的灰塵。此外，洞察號上的天氣傳感器有助於在灰塵清除時收集與灰塵清除機制相關的數據。

洞察號在2月1日（火星探測任務的第65個火星日）發現有一個風渦（若風渦吸收了灰塵且變得可見，就叫做塵捲風）通過，然而洞察號的相機並沒有捕捉到它。在這個風渦經過時，洞察號着陸器的兩塊大型太陽能電池板的功率經歷了非常小的波動（一塊太陽能電池板約0.7%，另一塊約2.7%），表明確實有少量灰塵被抬起。

勇氣號和機遇號在風吹過後，能夠使電池的功率提高10%，並且太陽能電池板變得更加清潔。相較之下，經過洞察號的風顯得太小。但是，這件事情卻讓科學家首次測量到了火星上表面風和塵埃相互作用的數據。遺憾的是，這個靠太陽能驅動的探測器並沒有攜帶記錄全天候氣象數據的傳感器。即便如此，塵埃清潔的數據依舊可以為太陽能探測任務的設計提供參考，同時也可以研究風如何塑造火星上的景觀。

洞察號團隊成員，馬里蘭州約翰霍普金斯大學應用物理實驗室的勞雷爾説：“這次事件對探測器的功率輸出沒有顯著影響，但是，第一次探測到火星上的風卻是一件令人着迷的事情。它為我們研究風如何影響火星地表，提供了一個起點。畢竟，我們仍然不知道在火星上吹動塵埃需要多大的風。”

工程師在分析洞察號太陽能時，會定期計算“灰塵因子”——衡量覆蓋面板的灰塵量的指標。雖然在這次塵捲風事件中，“灰塵因子”並沒有變化，但是太陽能電池電流的明顯增加，表明它確實抬起了一點灰塵。

測量清潔事件的關鍵在於洞察號的氣象傳感器，統稱為輔助有效負載傳感器套件（APSS）。在這次事件中，APSS測量到風速穩定增加，氣壓急劇下降（塵捲風經過的標誌）。

塵捲風的向改變了大約180度，這與預期中塵捲風穿過着陸器後發生的變化一致。APSS測量的峯值風速為每秒20米。但是它曾經測量到火星表面氣壓最大下降了9Pa（火星大氣壓力的13%）。這意味着可能存在傳感器難以測量的更強勁的風。

參與洞察號的巴黎索邦大學動態氣象學實驗室的科學家Aymeric Spiga 説道：“到目前為止，洞察號測量到的最快的風速為每秒28米，因此從太陽能電池板上除去灰塵的風渦應該是我們測量到的最強風中的一個（如果沒有風渦通過，火星上一天中風速通常在每秒2-10米之間變化）。”

這次事件發生在火星當地時間下午1:33，與探測到塵捲風的時間一致。在火星和地球上，通常在正午到下午3點之間可以探測到最高水平的塵埃活動，此時太陽光的強度最強，地面比上方的空氣更熱。

洞察號於2018年11月26日在火星赤道上一個多風的地區（埃律西昂平原）着陸。着陸器已經檢測到許多經過的塵捲風，並且據洛倫茲介紹，在其為期兩年的主要任務中，航天器可能會探測到許多大型塵埃清理事件。

洞察號自着陸以來，每個餐桌大小的太陽能電池板上都聚集了一層薄薄的灰塵。火星距離太陽比地球更遠和塵埃的影響使得太陽能電池的功率下降了30%。 目前，每塊太陽能電池板產生約2,700瓦的電能，為着陸器日常工作提供充足的能量（着陸器正常工作每個電池板需要提供大約1,500瓦的電能）。

探測任務的電力工程師仍然在等待勇氣號和機遇號所經歷的塵埃清潔事件。即使暫時沒有那麼強的風出現，洞察號也能提供探測器正常工作所需的電能。

洞察號於2018年11月26日在火星赤道上一個多風的地區（埃律西昂平原）着陸。着陸器已經檢測到許多經過的塵捲風，並且據洛倫茲介紹，在其為期兩年的主要任務中，航天器可能會探測到許多大型塵埃清理事件。

洞察號自着陸以來，每個餐桌大小的太陽能電池板上都聚集了一層薄薄的灰塵。火星距離太陽比地球更遠和塵埃的影響使得太陽能電池的功率下降了30%。 目前，每塊太陽能電池板產生約2,700瓦的電能，為着陸器日常工作提供充足的能量（着陸器正常工作每個電池板需要提供大約1,500瓦的電能）。

探測任務的電力工程師仍然在等待勇氣號和機遇號所經歷的塵埃清潔事件。即使暫時沒有那麼強的風出現，洞察號也能提供探測器正常工作所需的電能。

關於洞察號

洞察號由丹佛的洛克希德馬丁公司製造，包括巡航器和着陸器，並由JPL為NASA科學任務理事會管理，該探測任務是NASA發現計劃的一部分。

法國國家空間中心（CNES）和德國航空航天中心（DLR）等歐洲合作伙伴都為洞察號提供支持。法國國家空間中心向NASA提供的內部結構地震實驗（SEIS）儀器，主要由巴黎地球物理研究所（IPGP）研製。巴黎地球物理研究所、德國馬克斯普朗克太陽系研究所（MPS）、瑞士聯邦理工學院（蘇黎世聯邦理工學院）、倫敦帝國理工學院、英國牛津大學和JPL也都為地震實驗儀器做出了重要貢獻。德國航空航天中心提供了熱流和物理性能測量（HP3）儀器（波蘭科學院的空間研究中心（CBK）和Astronika公司也為該儀器做出了重要貢獻）。西班牙天體物理中心（CAB）提供了温度和風傳感器。

『天文時刻』 牧夫出品

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