探测器将对这颗红色星球的大气层和内部情况展开调查。
1976年，两台“海盗号”探测器在火星着陆，每台探测器各装载了一台地震仪。然而，这两台传感器几乎未捕获到任何行星振动方式。其中一台地震仪未能正确部署；另外一台也像那一台一样安装在着陆器的舱面上，收集的大部分信号都只是风而已。
40年后，NASA的“洞察号”着陆器正准备掀起第二轮火星地震研究。截至IEEE Spectrum杂志1月刊出版时，“洞察号”的团队仍在努力解决该航天器的地震仪组件的问题，力求按计划从位于加州的范登堡空军基地进行火星发射。如果一切均按既定计划实施，“洞察号”航天器将于今年9月份抵达火星表面，届时将使用地震仪感知火星因缓慢冷却和收缩以及流星碰撞所产生的振动，还有其他动力源所产生的地震情况。研究人员希望利用声波绘制出一幅火星内部构造图，就像利用超声波扫描图中的信号进行人体成像一样。
动着陆器——“凤凰号”的众多特征。“洞察号”由美国承建商洛克希德?马丁空间系统公司打造，拥有强大的国际背景。据来自“洞察号”的主研究方——位于加州帕萨迪纳的NASA喷气推进实验室的行星地质学家布鲁斯?本内特（Bruce Banerdt）介绍，法国、德国等其他国家以科学实验的方式为“洞察号”的研究工作投入了约1亿美元。而美国仅在2010年一年就投入了超过4.25亿美元，涵盖了航空器本身及其在火星地表运行两年的成本（发射成本另计）。
法国太空总署（CNES）负责牵头“洞察号”所载地震仪的开发工作，同时若干其他国家的研究机构也进行了投入。巴黎地球物理学院的仪表装置负责人菲利普?洛尼奥内（Philippe Lognonné）介绍说：“洞察号”搭载的地震仪的灵敏度可达到“海盗号”着陆器的1000倍，在部分频率范围内甚至更高。与此同时，该传感器还兼具坚固耐用的特性，足以在至少两个地球年度内承受住火星地表温度的大幅波动。
着陆之后，“洞察号”将利用自身的机械臂将地震仪从航空器舱面转移并安置在地面上。之后，地震仪顶端将安置一个铝制圆盖，以降低风力和温度变化对所收集数据的影响。同时，机械臂还将部署一台热探测器，该探测器由德国航空航天中心提供，用来测量火星内部的热量散失。电动机械锤每次将探测器向下敲击1毫米左右，直至其最终抵达地下5米的深处后，“洞察号”便可以追踪温度情况了。敲击过程将定期暂停，以便开展测量工作，预计整个过程将持续若干星期。第3项实验将在航天器内部进行，即测量航天器和地球之间相互发射的无线电信号的振动情况，以跟踪火星旋转轴因其内部结构而发生的缓慢振颤。
针对地球内部的现代地震研究主要依靠众多分散在各处的传感器进行。本内特表示，研究人员们最初认为，若要对火星内部进行充分研究，也需要部署一个由散布在火星的传感器构成的传感网。但本内特和他的同事最终发现，依靠现代信号分析技术，他们只需要利用设立在单一位置的地震仪便能够提取有效信息——这一前景无疑更加经济实惠。
本内特介绍说，这项技术的理论依据在于，单次地震可以产生围绕火星双向重叠的多个信号。这些信号的抵达时间可用来推断出振动源的位置及其移动速度。此类信息可帮助行星地质学家改进对火星地壳厚度和覆盖层构成的估计。依靠“洞察号”的无线电实验得出的测量，结合连同过去一系列火星着陆器收集的众多数据，火星内核图片的精度将进一步提升。
本内特认为，“洞察号”的研究结果不仅可以明确说明火星的内部构造，还可以帮助科学家们了解岩石星球的普遍形成方式以及它们在形成后的数千万年内如何变化。“实际上，我们所提议的并非简单的火星任务，而是面向整个太阳系开展发射任务。”本内特如是说道，“我们正试图理解行星是如何形成的，以及金星、地球和火星为何如此不同。”
本内特表示，火星是初步了解太阳系的一个窗口。这颗行星几乎就是另一个地球——其体积比地球小，但在45亿年前形成时也历经了与地球类似的温度和压力。然而，在地球的最初模样逐渐被地质过程抹去的同时，火星却几乎仍保持着非活跃状态，从而保留了它最初的形态。
本内特介绍说，这项技术的理论依据在于，单次地震可以产生围绕火星双向重叠的多个信号。这些信号的抵达时间可用来推断出振动源的位置及其移动速度。此类信息可帮助行星地质学家改进对火星地壳厚度和覆盖层构成的估计。依靠“洞察号”的无线电实验得出的测量，结合连同过去一系列火星着陆器收集的众多数据，火星内核图片的精度将进一步提升。
本内特认为，“洞察号”的研究结果不仅可以明确说明火星的内部构造，还可以帮助科学家们了解岩石星球的普遍形成方式以及它们在形成后的数千万年内如何变化。“实际上，我们所提议的并非简单的火星任务，而是面向整个太阳系开展发射任务。”本内特如是说道，“我们正试图理解行星是如何形成的，以及金星、地球和火星为何如此不同。”
本内特表示，火星是初步了解太阳系的一个窗口。这颗行星几乎就是另一个地球——其体积比地球小，但在45亿年前形成时也历经了与地球类似的温度和压力。然而，在地球的最初模样逐渐被地质过程抹去的同时，火星却几乎仍保持着非活跃状态，从而保留了它最初的形态。
“洞察号”将是在今年登陆火星的5颗航空器之一。其运载火箭还将搭载一对立方体微型卫星（CubeSats），用来完成被命名为“火星立方体一号”的发射任务，以便在“洞察号”进入、降落和登陆火星的过程中协助开展信号中继。这两颗装载时只有旅行箱大小的航空器将成为首批被发射到地球轨道之外的微型卫星。
火星发射也是“地外火星”（ExoMars）任务的首要目标。该任务有两项目标，由欧洲航天局和俄罗斯合作进行。此次任务将发射跟踪气体轨道器以搜寻火星大气层中的各类气体（例如甲烷）的频谱标记，这些气体中有可能含有某种生物或地质源。此外，发射任务还将搭载一颗用来测试着陆技术的航空器“斯基亚帕雷利”（Schiaparelli）。这将为计划于2018年发射的火星探测车铺平道路。
作者：Rachel Courtlan