探測器將對這顆紅色星球的大氣層和內部情況展開調查。
1976年，兩臺“海盜號”探測器在火星著陸，每臺探測器各裝載了一臺地震儀。然而，這兩臺傳感器幾乎未捕獲到任何行星振動方式。其中一臺地震儀未能正確部署；另外一臺也像那一臺一樣安裝在著陸器的艙面上，收集的大部分信號都只是風而已。
40年后，NASA的“洞察號”著陸器正準備掀起第二輪火星地震研究。截至IEEE Spectrum雜志1月刊出版時，“洞察號”的團隊仍在努力解決該航天器的地震儀組件的問題，力求按計劃從位于加州的范登堡空軍基地進行火星發射。如果一切均按既定計劃實施，“洞察號”航天器將于今年9月份抵達火星表面，屆時將使用地震儀感知火星因緩慢冷卻和收縮以及流星碰撞所產生的振動，還有其他動力源所產生的地震情況。研究人員希望利用聲波繪制出一幅火星內部構造圖，就像利用超聲波掃描圖中的信號進行人體成像一樣。
動著陸器——“鳳凰號”的眾多特征。“洞察號”由美國承建商洛克希德?馬丁空間系統公司打造，擁有強大的國際背景。據來自“洞察號”的主研究方——位于加州帕薩迪納的NASA噴氣推進實驗室的行星地質學家布魯斯?本內特（Bruce Banerdt）介紹，法國、德國等其他國家以科學實驗的方式為“洞察號”的研究工作投入了約1億美元。而美國僅在2010年一年就投入了超過4.25億美元，涵蓋了航空器本身及其在火星地表運行兩年的成本（發射成本另計）。
法國太空總署（CNES）負責牽頭“洞察號”所載地震儀的開發工作，同時若干其他國家的研究機構也進行了投入。巴黎地球物理學院的儀表裝置負責人菲利普?洛尼奧內（Philippe Lognonné）介紹說：“洞察號”搭載的地震儀的靈敏度可達到“海盜號”著陸器的1000倍，在部分頻率范圍內甚至更高。與此同時，該傳感器還兼具堅固耐用的特性，足以在至少兩個地球年度內承受住火星地表溫度的大幅波動。
著陸之后，“洞察號”將利用自身的機械臂將地震儀從航空器艙面轉移并安置在地面上。之后，地震儀頂端將安置一個鋁制圓蓋，以降低風力和溫度變化對所收集數據的影響。同時，機械臂還將部署一臺熱探測器，該探測器由德國航空航天中心提供，用來測量火星內部的熱量散失。電動機械錘每次將探測器向下敲擊1毫米左右，直至其最終抵達地下5米的深處后，“洞察號”便可以追蹤溫度情況了。敲擊過程將定期暫停，以便開展測量工作，預計整個過程將持續若干星期。第3項實驗將在航天器內部進行，即測量航天器和地球之間相互發射的無線電信號的振動情況，以跟蹤火星旋轉軸因其內部結構而發生的緩慢振顫。
針對地球內部的現代地震研究主要依靠眾多分散在各處的傳感器進行。本內特表示，研究人員們最初認為，若要對火星內部進行充分研究，也需要部署一個由散布在火星的傳感器構成的傳感網。但本內特和他的同事最終發現，依靠現代信號分析技術，他們只需要利用設立在單一位置的地震儀便能夠提取有效信息——這一前景無疑更加經濟實惠。
本內特介紹說，這項技術的理論依據在于，單次地震可以產生圍繞火星雙向重疊的多個信號。這些信號的抵達時間可用來推斷出振動源的位置及其移動速度。此類信息可幫助行星地質學家改進對火星地殼厚度和覆蓋層構成的估計。依靠“洞察號”的無線電實驗得出的測量，結合連同過去一系列火星著陸器收集的眾多數據，火星內核圖片的精度將進一步提升。
本內特認為，“洞察號”的研究結果不僅可以明確說明火星的內部構造，還可以幫助科學家們了解巖石星球的普遍形成方式以及它們在形成后的數千萬年內如何變化。“實際上，我們所提議的并非簡單的火星任務，而是面向整個太陽系開展發射任務。”本內特如是說道，“我們正試圖理解行星是如何形成的，以及金星、地球和火星為何如此不同。”
本內特表示，火星是初步了解太陽系的一個窗口。這顆行星幾乎就是另一個地球——其體積比地球小，但在45億年前形成時也歷經了與地球類似的溫度和壓力。然而，在地球的最初模樣逐漸被地質過程抹去的同時，火星卻幾乎仍保持著非活躍狀態，從而保留了它最初的形態。
本內特介紹說，這項技術的理論依據在于，單次地震可以產生圍繞火星雙向重疊的多個信號。這些信號的抵達時間可用來推斷出振動源的位置及其移動速度。此類信息可幫助行星地質學家改進對火星地殼厚度和覆蓋層構成的估計。依靠“洞察號”的無線電實驗得出的測量，結合連同過去一系列火星著陸器收集的眾多數據，火星內核圖片的精度將進一步提升。
本內特認為，“洞察號”的研究結果不僅可以明確說明火星的內部構造，還可以幫助科學家們了解巖石星球的普遍形成方式以及它們在形成后的數千萬年內如何變化。“實際上，我們所提議的并非簡單的火星任務，而是面向整個太陽系開展發射任務。”本內特如是說道，“我們正試圖理解行星是如何形成的，以及金星、地球和火星為何如此不同。”
本內特表示，火星是初步了解太陽系的一個窗口。這顆行星幾乎就是另一個地球——其體積比地球小，但在45億年前形成時也歷經了與地球類似的溫度和壓力。然而，在地球的最初模樣逐漸被地質過程抹去的同時，火星卻幾乎仍保持著非活躍狀態，從而保留了它最初的形態。
“洞察號”將是在今年登陸火星的5顆航空器之一。其運載火箭還將搭載一對立方體微型衛星（CubeSats），用來完成被命名為“火星立方體一號”的發射任務，以便在“洞察號”進入、降落和登陸火星的過程中協助開展信號中繼。這兩顆裝載時只有旅行箱大小的航空器將成為首批被發射到地球軌道之外的微型衛星。
火星發射也是“地外火星”（ExoMars）任務的首要目標。該任務有兩項目標，由歐洲航天局和俄羅斯合作進行。此次任務將發射跟蹤氣體軌道器以搜尋火星大氣層中的各類氣體（例如甲烷）的頻譜標記，這些氣體中有可能含有某種生物或地質源。此外，發射任務還將搭載一顆用來測試著陸技術的航空器“斯基亞帕雷利”（Schiaparelli）。這將為計劃于2018年發射的火星探測車鋪平道路。
作者：Rachel Courtlan