向水星進發

原標題：向水星進發

翻譯：陳艷玲

校對：田程偲 汪榮鑫 陸寅楓

編排：胡暖暖

原文鏈接：

https://www.skyandtelescope.com/astronomy-news/mission-to-mercury-launches/

貝皮科倫伯被搭載在阿里安5號火箭頂部發射，上圖是發射視頻的截圖。

ESA/CNES/Arianespace

人類終於要重返水星了！

貝皮科倫伯水星探測器於10月20日北京時間10:45:28 a.m.在法屬蓋亞那庫魯赤道發射場由阿里安5號火箭搭載發射，開啟了它的七年旅程。發射非常順利，高聳的火焰柱點亮了整個夜空，直到兩分鐘後側向推進器停止工作，主火箭級在天上恆定地發著綠光。貝皮科倫伯將繞回地球引力減速，經過金星兩次，並飛掠水星6次，在第七次飛掠水星時進入水星軌道。這個項目是歐空局（ESA）和日本宇宙航空研究開發機構（JAXA）聯合開發的項目。

信使號在2008年1月14日距離水星27000km處拍攝的水星圖象。

NASA / APL / Carnegie Institution for Science

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需要解決的問題

到達水星是很困難的，甚至比到達土星還要困難——這就是為什麼到達土星的探測器多於到達水星的原因。

NASA發射過兩個水星探測器：水手10號於1974到1975年三次飛掠水星，每次都掠過了水星的同一半球。信使號於2011-2015年完成了水星的入軌探測任務。

信使號是NASA探索項目中一個低成本的項目。它的載荷雖小，卻做出了卓越的觀測成果。它拍攝了水星全球圖，以及北半球更加詳細的地形和成分圖（這是由於信使號的高偏心率軌道使它離水星南半球太遠而不能拍攝到其詳細圖像。）信使號探測了水星的磁場，以及在太空中圍繞水星稀薄的分子雲，確認了水星兩極存在冰，分辨出最近發生地質活動的地點。信使號雖然幫助我們解決了老問題，卻給我們留下了更多新問題——每一個優秀的深空探測項目都是如此。

這些新問題包括：水星擁有類地行星中最大的鐵核，但它的兩極卻完全不含鐵，這是為什麼？為什麼它的鐵核會如此巨大？為什麼水星離太陽這麼近，表面仍存在這麼多硫？為什麼它的磁場偏向了星球中心以南？為什麼有些隕石坑偏暗，而另一些偏亮？在水星表面像瑞士芝士一樣的孔洞結構是如何形成的？

貝皮科倫伯在最終轉移到組裝大樓前的照片。JAXA的水星磁場軌道器在最上面，ESA的水星軌道器在中間，ESA的水星轉移模塊在最下面。

ESA / CNES / Arianespace / S. Martin (Guiana Space Center)

2

二合一的探測器

貝皮科倫伯將會攜帶最高端的探測設備去回答這些新老問題。ESA的水星軌道器（the Mercury Planetary Orbiter (MPO)）將會在離水星較近的近圓軌道運行，JAXA的水星磁場軌道器（Mercury Magnetospheric Orbiter (MMO)）將會運行在一個偏心率更高的軌道上，離水星也更遠。這兩個探測器將一直保持在一個軌道平面上，以便於同時研究不同點的粒子和磁場特性。

貝皮科倫伯的科學載荷和與信使號的載荷類似，不同的是，探測設備的視角將更加敏銳寬廣，兩個探測器同時工作也是顯著優勢。兩個探測器都配備磁力計，便於研究太陽活動振動將會給水星內部磁場產生帶來的影響。並且，它們都配備了外大氣探測設備——外來輻射從水星表面帶走的中性原子和離子，水星磁場軌道器還配備有塵埃探測器，這是信使號所沒有的。

水星軌道器配備有相機和光譜儀以採集水星表面的地形和物質分布圖，它離水星更近，因此可以參考信使號拍攝的水星圖對照拍攝更精細的水星圖。水星軌道器將試圖解釋水星地殼的物質組成，水星表面的火山活動，並搜集何時水星由於收縮而在近地表產生斷層的證據。信使號通過觀察一小部分的斷層，暗示水星地表的收縮可能現在仍在發生，水星軌道器將判定水星內部是否仍在活動。科學家對首次細緻觀察水星的南極尤其感興趣，他們想知道水星的南極是否也像北極一樣擁有冰和有機物質。

這張圖片是為Planetary Society"s member magazine雜誌製作的。

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任重而道遠

到達水星是非常不容易的，探測器需要減去大量的角動量，才能接近太陽，並進入水星的軌道。貝皮科倫伯將通過ESA製作的第三個航天器：水星轉移模塊（the Mercury Transfer Module (MTM)） 實現水星入軌。水星轉移模塊採用太陽—電子推進，它巨大的太陽能帆板推動離子推進器在整個旅程中持續推進。在到達水星之後，貝皮科倫伯會分離水星轉移模塊，防止多餘的質量為探測器減速入軌造成負擔。

貝皮科倫伯還有很長的路要走，但是它已經安然度過了旅程中最危險的一環——發射。與發射相比，2025年的探測器入軌只是小菜一碟。在2025年1月完成第六次飛掠後，在第七次探測器與水星相遇時，它將會減到足夠能被水星自然引力捕獲的速度進入繞水星軌道。

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NASA信使號拍攝到的水星

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