外星球打扫卫生也是一件大事情——火星探测器除尘_风闻

原创：牧夫天文

文章来源：NASA. JPL

原作：Andrew Good

翻译：陈杰

校译：牧夫天文校对组

编排：王璞

原文链接：

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

NASA洞察号2018年12月6日在火星上拍摄的第一次全自拍（由11张照片合成）。它显示着陆器的太阳能电池板和甲板。甲板顶部是科学仪器，气象传感器臂和UHF天线。

图片来源 NASA

NASA洞察号2019年3月15日到4月11日在火星上拍摄的第二次全自拍（由14张照片组成）。着陆器已将其热探头和地震计从其甲板上移除，将它们放置在火星表面，一层薄薄的灰尘覆盖了航天器。

图片来源 NASA

火星探测器的正常工作一直以来都受到火星上尘埃的影响，上面两张图给出了最新发射的洞察号火星探测器的“积灰”情况。今天我们来讲讲在火星上探测器是怎么除尘的。

火星上的风不仅可以使火星表面布满灰尘，也可以将灰尘吹走。灾难性的沙尘暴却会使火星探测器遭遇和NASA机遇号探测器（Opportunity

rover）一样无法工作的窘境，从而终结火星探测任务。但是，一般情况下火星上的风会清除探测器太阳能电池板上的灰尘，使探测器获得更多的能量。这种除尘机制使得机遇号和勇气号（Spirit）探测器的寿命从最初预计的90天延长到了数年。

因此，火星最新“居民”——洞察号着陆器（InSight lander），也有望清除其表面的灰尘。此外，洞察号上的天气传感器有助于在灰尘清除时收集与灰尘清除机制相关的数据。

洞察号在2月1日（火星探测任务的第65个火星日）发现有一个风涡（若风涡吸收了灰尘且变得可见，就叫做尘卷风）通过，然而洞察号的相机并没有捕捉到它。在这个风涡经过时，洞察号着陆器的两块大型太阳能电池板的功率经历了非常小的波动（一块太阳能电池板约0.7%，另一块约2.7%），表明确实有少量灰尘被抬起。

勇气号和机遇号在风吹过后，能够使电池的功率提高10%，并且太阳能电池板变得更加清洁。相较之下，经过洞察号的风显得太小。但是，这件事情却让科学家首次测量到了火星上表面风和尘埃相互作用的数据。遗憾的是，这个靠太阳能驱动的探测器并没有携带记录全天候气象数据的传感器。即便如此，尘埃清洁的数据依旧可以为太阳能探测任务的设计提供参考，同时也可以研究风如何塑造火星上的景观。

洞察号团队成员，马里兰州约翰霍普金斯大学应用物理实验室的劳雷尔说：“这次事件对探测器的功率输出没有显著影响，但是，第一次探测到火星上的风却是一件令人着迷的事情。它为我们研究风如何影响火星地表，提供了一个起点。毕竟，我们仍然不知道在火星上吹动尘埃需要多大的风。”

工程师在分析洞察号太阳能时，会定期计算“灰尘因子”——衡量覆盖面板的灰尘量的指标。虽然在这次尘卷风事件中，“灰尘因子”并没有变化，但是太阳能电池电流的明显增加，表明它确实抬起了一点灰尘。

测量清洁事件的关键在于洞察号的气象传感器，统称为辅助有效负载传感器套件（APSS）。在这次事件中，APSS测量到风速稳定增加，气压急剧下降（尘卷风经过的标志）。

尘卷风的向改变了大约180度，这与预期中尘卷风穿过着陆器后发生的变化一致。APSS测量的峰值风速为每秒20米。但是它曾经测量到火星表面气压最大下降了9Pa（火星大气压力的13%）。这意味着可能存在传感器难以测量的更强劲的风。

参与洞察号的巴黎索邦大学动态气象学实验室的科学家Aymeric Spiga 说道：“到目前为止，洞察号测量到的最快的风速为每秒28米，因此从太阳能电池板上除去灰尘的风涡应该是我们测量到的最强风中的一个（如果没有风涡通过，火星上一天中风速通常在每秒2-10米之间变化）。”

这次事件发生在火星当地时间下午1:33，与探测到尘卷风的时间一致。在火星和地球上，通常在正午到下午3点之间可以探测到最高水平的尘埃活动，此时太阳光的强度最强，地面比上方的空气更热。

洞察号于2018年11月26日在火星赤道上一个多风的地区（埃律西昂平原）着陆。着陆器已经检测到许多经过的尘卷风，并且据洛伦兹介绍，在其为期两年的主要任务中，航天器可能会探测到许多大型尘埃清理事件。

洞察号自着陆以来，每个餐桌大小的太阳能电池板上都聚集了一层薄薄的灰尘。火星距离太阳比地球更远和尘埃的影响使得太阳能电池的功率下降了30%。 目前，每块太阳能电池板产生约2,700瓦的电能，为着陆器日常工作提供充足的能量（着陆器正常工作每个电池板需要提供大约1,500瓦的电能）。

探测任务的电力工程师仍然在等待勇气号和机遇号所经历的尘埃清洁事件。即使暂时没有那么强的风出现，洞察号也能提供探测器正常工作所需的电能。

洞察号于2018年11月26日在火星赤道上一个多风的地区（埃律西昂平原）着陆。着陆器已经检测到许多经过的尘卷风，并且据洛伦兹介绍，在其为期两年的主要任务中，航天器可能会探测到许多大型尘埃清理事件。

洞察号自着陆以来，每个餐桌大小的太阳能电池板上都聚集了一层薄薄的灰尘。火星距离太阳比地球更远和尘埃的影响使得太阳能电池的功率下降了30%。 目前，每块太阳能电池板产生约2,700瓦的电能，为着陆器日常工作提供充足的能量（着陆器正常工作每个电池板需要提供大约1,500瓦的电能）。

探测任务的电力工程师仍然在等待勇气号和机遇号所经历的尘埃清洁事件。即使暂时没有那么强的风出现，洞察号也能提供探测器正常工作所需的电能。

关于洞察号

洞察号由丹佛的洛克希德马丁公司制造，包括巡航器和着陆器，并由JPL为NASA科学任务理事会管理，该探测任务是NASA发现计划的一部分。

法国国家空间中心（CNES）和德国航空航天中心（DLR）等欧洲合作伙伴都为洞察号提供支持。法国国家空间中心向NASA提供的内部结构地震实验（SEIS）仪器，主要由巴黎地球物理研究所（IPGP）研制。巴黎地球物理研究所、德国马克斯普朗克太阳系研究所（MPS）、瑞士联邦理工学院（苏黎世联邦理工学院）、伦敦帝国理工学院、英国牛津大学和JPL也都为地震实验仪器做出了重要贡献。德国航空航天中心提供了热流和物理性能测量（HP3）仪器（波兰科学院的空间研究中心（CBK）和Astronika公司也为该仪器做出了重要贡献）。西班牙天体物理中心（CAB）提供了温度和风传感器。

『天文时刻』 牧夫出品

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