拯救鼹鼠失败洞察号放弃打洞(2)

到了4 月中旬，两边的工程师们都逐渐意识到了第三种可能的原因：着陆区的土壤摩擦力不足，导致“鼹鼠”打不下去洞。

为啥打洞还跟摩擦力有关？这就要从“鼹鼠”的结构和打洞原理说起了。

“洞察号”的热流探测仪由支撑结构和钻头组成，两者由系绳连接。钻头长约40 厘米，后面连着450 多厘米的系绳，系绳上不同的间隔安装了温度传感器。等热流探测仪就位之后，整个探测仪可以测量从地表到地下5 米深处多个深度的温度和钻头处的热传导率。

显然，系绳是软的，只有坚硬的钻头有打洞能力，需要钻头自己向地下打洞，把系绳带到地下深处。“鼹鼠”钻孔时，内部的电机带动钻头，利用弹簧的伸缩推动锤击系统，一点一点向下前进。这种“一拱一拱”的样子神似鼹鼠打洞，这也是钻头昵称“鼹鼠”的由来。

这种打洞方式能够进行下去的前提条件是，土壤需要有足够的摩擦力维持钻头停留在已有深度，如果摩擦力不足以平衡反冲力的话，钻头就会随着锤击系统的回缩而被拉回去，之前锤进去的那一下也就白干了。事实上，“洞察号”遇到的，就是这样尴尬的状况。

“解救鼹鼠”行动

2019 年6 月，两边的工程师们开始了解救“鼹鼠”的尝试，他们计划用铲子压实“鼹鼠”旁边的土壤，以此来增加打洞时的摩擦力。

▲ 大约是这样，打不进去，还歪了

▲ “鼹鼠”的每个打钻周期

项目组找到了两个可能有效的“按压点”（spot 1 和spot 2），计算机模拟显示，1 号按压点的效果会更好，但1 号按压点被支撑结构的底座挡住了。挡了就挪走。2019 年6 月1 日，抓钩再次出动，把支撑结构往后移动了20厘米。挪开支架后的影像也证实了“鼹鼠”无法打洞的原因：确实是因为这里的土壤摩擦力太小。

但7 ～8 月的压土操作没有成功，“鼹鼠”并没能继续下钻。9 月是火星合日，通讯中断，“洞察号”休假一个月。10 月初，新一轮解救行动开始，项目组尝试了另一种增加摩擦力的方法：用铲子侧压住“鼹鼠”，直接把它固定住无法回弹。这次效果好了一点，“鼹鼠”总算又下钻了2 厘米。然而到10 月下旬，病情又反复了。本来已经快没入土中的“鼹鼠”突然又滑出来了。

此时已经是2019 年10 月26 日，“洞察号”着陆后的第325 个火星日，而“鼹鼠”几乎又回到了起点。接下来的几个月，依然是这样进进退退，令人越来越焦躁。“洞察号”就这样迎来了2020 年。

▲ 两个可能有效的“按压点”（spot 1 和spot2）位置（左）和相应产生的压力图（右）

2020 年2 月，忍无可忍的项目组决定破釜沉舟，冒着可能损坏“鼹鼠”的风险，用铲子正面压上了“鼹鼠”，直接把它怼下去——这或许是能让“鼹鼠”完全没入地下的唯一方法。

5 月30 日，着陆后的第536 个火星日，“鼹鼠”总算完全埋入地下了！只不过，埋入地下的“鼹鼠”面临了新的难题：系绳是软的，无法提供支撑力，“鼹鼠”没入地下之后，就越来越难从地面的施压借力了。

接下来的几个月里，铲子继续奋力推压、剐蹭、埋土，一边防止“鼹鼠”反弹，一边继续给“鼹鼠”助攻。但遗憾的是，系绳完全没有被拉进土里的意思，这意味着“鼹鼠”自己没能继续下钻。

尽管在2020 年的尾声里，“洞察号”项目组依然坚持表示没有放弃希望，但事实是，“鼹鼠”应该真的不会再有什么进展了。

2021 年1 月9 日，“鼹鼠”最后一轮奋力锤击钻土，共进行了500 次锤击。可以看到有土被挖出来，但系绳却一点没被拉进去。这场一直持续到第754 个火星日的“解救鼹鼠”行动，终于还是以失败告终。

沉重的失败

遥想2019 年2 月21 日，“鼹鼠”开始下钻的前一周，德宇航的工程师们曾踌躇满志地在项目日志里写下这样的话：

“我们期待的时刻就要来临，‘鼹鼠’很快就会钻到火星地下70厘米了！这是人类从未在另一颗类地行星上做过的壮举。当然，阿波罗航天员曾在月球上钻过3 米深，但那可不是机器做的。”

▲ 要正面刚了

▲ 德宇航局在2019 年4 月11 日的项目日志里明确表示“地质学家们在之前的火星任务里看到的火星表面沙子是没有粘聚力的，是应该能够为‘鼹鼠’提供摩擦力的…只是洞察号打洞的这里硬壳有点厚”。

然而，这些期待都没能变成现实。这次失败的教训有点沉重，令人不胜唏嘘。

毕竟，“洞察号”是迄今为止第一个，也是唯一一个全职火星地球物理探测器，是人类探索火星内部结构和演化的希望之星。热流探测仪的安装如此困难，是否意味着这类仪器确实需要航天员动手安装？无人打钻真的难以应对各种复杂的实际情况吗？至少对接下来相似类型的任务来说，“洞察号”的经历着实算不上什么正反馈。

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