人类第三次探索水星,探测器将在7年后抵达

来源:好奇心日报发布时间:2018-10-23

这是人类对水星的第三次探索。

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10 月 19 日,阿里安-5(Ariane 5)火箭携带欧洲航天局(ESA)和日本宇宙航空研究开发机构(JAXA)联合开发的 BepiColombo 探测器在南美法属圭亚那库鲁航天中心发射成功,并进入预定轨道。探测器将于 2025 年 12 月接近水星,其探测任务将持续到 2027 年 5 月。

BepiColombo 由两个独立的飞行器组成,一个是欧洲航天局的 “水星行星探测器” (MPO),将用摄像机、高度计、放射线传感器等 11 种仪器探寻水星表面的地形地貌与矿物种类另一个就是日本 JAXA 开发的“水星磁层探测器”(MMO),它会在水星周围旋转,探索围绕着水星的磁场以及大气情况。两个飞行器先一起前往水星,然后再分开,各自执行任务。

这是人类对水星的第三次探索。

第一艘探测水星的太空船是 NASA 于1973 年发射的水手10 号(Mariner 10),它先进入金星的重力影响区,接着靠金星的重力被抛至另一个轨道来接近水星。水手 10 号发现水星拥有稀薄的大气层,主要由氦组成,也发现了水星拥有磁场与巨大的铁质核心。但由于太空船的轨道周期几乎是水星的两倍,每次探测的都只对着水星的同一面,只能绘制水星表面约 40-45% 地区的地图。

信使号(MESSENGER)是 NASA 在 2004 年 8 月发射的第二艘探索水星的飞行器,目的就是为了研究水星表面的化学成分、地理环境、磁场等基本情况。上面装置的照相机分辨率优于水手 10 号,更重要的是,它的任务是环绕行星轨道而非仅是飞越,可以探测到整个水星表面。NASA 还惊讶地发现,在水星北极附近一些撞击坑内,还存有含碳有机化合物和水冰。

信使号给我们勾勒了一个水星的图貌,但也留给了我们一大堆困惑:水星表面独有的凹陷是怎么形成的?水星的磁场中心为什么会向北移动?它是如何在 45 亿年的太阳系中形成和演化的?而且,水星似乎仍在收缩,这意味着地球不是太阳系中唯一有着活跃构造的行星。

“所以BepiColombo 的工作就是在信使号做的基础上更进一步。” 欧洲航天局的项目负责人 Mauro Casale 说。日方负责的教授早川基也说,“这将成为探索太阳系其它行星形成过程的线索”。

水星是太阳系内与地球相似的 4 颗类地行星之一,有着与地球一样的岩石个体, 探测水星能够更好地了解太阳系的演变和其他基本的科学问题。但它一直未被频繁探索,是因为要到达它非常艰难。 

水星是太阳系内最接近太阳的一颗行星,因此前往该地区的宇宙飞船会被恒星的引力拉近太阳且不断加速,飞船必须反复“制动”以抵抗此拉力,以便能减速到足以到水星并进入其轨道。同时,越靠近太阳,温度就越高,这就要求飞船有一定的耐热性,因而迄今只有美国曾发射探测器前往水星探测。

这次,BepiColombo 就配备离子推进器,通过加速离子电力推进航天器。一旦离开地球,这些推进器将有助于减缓 BepiColombo 的速度。在未来七年内,BepiColombo 将进行九次飞行,利用行星的重力调整轨迹并减速到达水星。日本的探测器 MMO 也采取了聚集镜片反射太阳光等的耐热措施,避免温度过高影响其运行。

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