兩艘宇宙飛船正在進(jìn)行為期七年的旅程 以解碼水星的神秘面紗

今晚，歐洲和日本將發(fā)射一枚聯(lián)合航天器，該航天器將在我們太陽系中最少探索的地方之一 - 水星行進(jìn)七年多。此次發(fā)布標(biāo)志著這兩個(gè)地區(qū)為這個(gè)小世界的首次任務(wù)。希望是回答一些關(guān)于地球的問題，這些問題是我們派往那里的最后一次探測所提出的，美國宇航局的信使號(hào)宇宙飛船。

該任務(wù)名為BepiColombo，由兩個(gè)航天器組成。歐洲航天局(ESA)已經(jīng)建造了自己的車輛，稱為Mercury Planetary Orbiter，即MPO，旨在用一套11種儀器從軌道上研究地球。日本宇宙航空研究開發(fā)機(jī)構(gòu)(JAXA)的貢獻(xiàn)也是一個(gè)軌道飛行器 - 水星磁層軌道飛行器，或MMO--一種在水星周圍不斷旋轉(zhuǎn)的載體。這兩個(gè)航天器將一起前往水星，然后分開，每輛車分別進(jìn)入行星軌道。

兩人將立即保持決斗軌道，幫助科學(xué)家繪制更生動(dòng)的水星畫面。行星研究人員很想知道這個(gè)小行星是如何在45億年的太陽系中形成和演化的，并且研??究水星的核心和外部應(yīng)該有所幫助。此外，水星表現(xiàn)出一些科學(xué)家想要了解的奇怪行為。一方面，隨著核心的冷卻，地球似乎正在縮小 ; 它也是超級(jí)黑暗，比預(yù)期的要多，科學(xué)家們想知道為什么會(huì)這樣。此外，考慮到水星在太陽系中的位置，這顆行星還有其他奇怪的特征。

解讀所有這些謎團(tuán)可以使科學(xué)家更加接近了解水星是如何形成的。“這將使我們更多地了解太陽系的形成，尤其是最內(nèi)層行星 - 地球行星的發(fā)生，”ESA的BepiColombo開發(fā)經(jīng)理Mauro Casale告訴The Verge。“所以更好地了解我們的系統(tǒng)發(fā)生了什么，但我們也可以將其推斷到太陽系外的太陽系外系統(tǒng)。”

在我們太陽系中最里面的巖石行星中，水星的訪問量最少。只有兩個(gè)探測器曾經(jīng)到過這個(gè)星球。第一個(gè)是Mariner 10，一個(gè)用于研究金星和水星的太空船。它在1974年和1975年三次飛到水星。然后，在2004年，NASA發(fā)射了MESSENGER太空船，它在2011年成功地插入了水星軌道。在美國宇航局故意將車輛撞向水星表面之前，探測器花了四年時(shí)間環(huán)繞地球。

當(dāng)MESSENGER在Mercury時(shí)，NASA學(xué)到了很多東西。航天局驚訝地發(fā)現(xiàn)，在這個(gè)溫度可能超過800華氏度的世界上，地球上的隕石坑中可能存在水冰。但是MESSENGER也提出了一些問題。例如，航天器發(fā)現(xiàn)了水星獨(dú)有的奇怪的表面特征凹陷，稱為“凹陷”，但形成它們的過程尚不清楚。MESSENGER還發(fā)現(xiàn)水星的磁場中心似乎向北移動(dòng) - 另一個(gè)無法解釋的特征。而且這個(gè)星球的大氣中有一種奇怪的氣體濃度，這是沒有意義的。“對(duì)于一個(gè)如此接近太陽的行星，這是不合理的，”卡薩萊說。

現(xiàn)在，歐洲航空安全局和日本宇宙航空研究開發(fā)機(jī)構(gòu)希望在接下來的情況下繼續(xù)前進(jìn)。“MESSENGER做得很好，發(fā)現(xiàn)了許多東西，但大部分內(nèi)容尚未完全解釋，”Casale說。“所以BepiColombo的工作將與MESSENGER能夠做的更進(jìn)一步。”結(jié)合起來，BepiColombo的兩個(gè)軌道器比NASA的舊太空船擁有更多的儀器，并且它們還包含更多最新技術(shù)。

此外，ESA和JAXA已竭盡全力確保他們的航天器在水星時(shí)保持工作溫度。由于它太靠近太陽，因此行星會(huì)經(jīng)歷大范圍的溫度波動(dòng)，范圍從華氏800度到華氏-279度不等。該地區(qū)的太陽輻射量約為我們在地球上的10倍。太陽風(fēng)幾乎沒有保護(hù)，帶電粒子的大片不斷從太陽流出。在地球上，我們厚厚的大氣層和磁場使我們免受大部分太陽風(fēng)的影響。然而，水星的大氣層非常薄，磁場很弱，因此帶電粒子不斷以極高的速度轟擊水星表面。

這是一個(gè)惡劣的環(huán)境，可以炸毀一個(gè)準(zhǔn)備不足的太空船。這就是為什么BepiColombo最重要的部件 - 太陽能電池板，天線和傳感器 - 都覆蓋了一種特殊的保護(hù)涂層，旨在保持車輛的涼爽。此外，BepiColombo的太陽能電池板不能直接指向太陽，否則它們會(huì)過熱。面板實(shí)際上必須旋轉(zhuǎn)遠(yuǎn)離太陽。盡管如此，它們的建造面積很大，因此它們?nèi)阅塬@得足夠的光線來為太空船提供動(dòng)力。

事實(shí)上，戰(zhàn)略指向是BepiColombo任務(wù)的重要組成部分。JAXA的軌道飛行器意在垂直于水星旋轉(zhuǎn)，因此航天器的頂部和底部永遠(yuǎn)不會(huì)直接指向行星的極熱表面。此外，旋轉(zhuǎn)將有助于在軌道運(yùn)行期間平衡航天器的溫度。相比之下，ESA的軌道將其儀器指向水星的表面，但它配備了一個(gè)非常特殊的工具：ESA可能安裝在車輛上的最大輻射器。散熱器用于反射熱量，因此當(dāng)飛越水星的高溫表面時(shí)，軌道飛行器仍然可以獲取有價(jià)值的數(shù)據(jù)。

ESA軌道器將變得相當(dāng)接近。當(dāng)MESSENGER在Mercury時(shí)，它處于一個(gè)非常橢圓形的軌道上，一個(gè)將航天器帶到地面以上124英里和9420英里之間。BepiColombo軌道器也將是橢圓機(jī)，但ESA的軌道器不會(huì)走得那么遠(yuǎn); 它將在300英里到930英里之間的軌道運(yùn)行，它將比MESSENGER更接近南半球。

但在所有這一切發(fā)生之前，二人組必須進(jìn)入水星的軌道。這將是一個(gè)挑戰(zhàn)。水星未被探索的一個(gè)重要原因是因?yàn)榈竭_(dá)地球是非常困難的。由于水星靠近太陽的位置，前往該地區(qū)的宇宙飛船正在被恒星的引力拉入太陽并不斷加速。車輛必須反復(fù)“制動(dòng)”以抵抗這種拉力，以便減速到足以到達(dá)水星并進(jìn)入其軌道。BepiColombo配備了離子推進(jìn)器，通過用電加速離子來推進(jìn)航天器。一旦離開地球，這些推進(jìn)器將有助于減緩BepiColombo的速度。

但離子推進(jìn)器本身并不能完全解決問題。BepiColombo也將使用內(nèi)行星尋求幫助。該航天器計(jì)劃在未來七年內(nèi)進(jìn)行九次飛行，利用行星的重力來調(diào)整軌跡并減速到達(dá)水星。首先，BepiColombo將飛行地球，然后是兩個(gè)金星，然后是六個(gè)水星飛行。所有這一切都應(yīng)該使航天器在2025年底進(jìn)入水星軌道的正確路線。

然后是兩艘航天器分離并進(jìn)入水星軌道的時(shí)候了。直到到達(dá)水星，這兩個(gè)軌道器將一起連接到傳輸模塊。但是在這個(gè)星球上，轉(zhuǎn)移模塊將分離，兩個(gè)軌道器將被水星的軌道一起捕獲。最終，二人將分開并前往他們自己的預(yù)定軌道。一旦發(fā)生這種情況，JAXA將控制其航天器，ESA將控制自己的航天器。這兩個(gè)預(yù)計(jì)將在水星軌道上持續(xù)長達(dá)一年，盡管這些機(jī)構(gòu)可能會(huì)將任務(wù)延長一年。

達(dá)到這一點(diǎn)還有很長的路要走，而這一切都始于推出。組合BepiColombo太空船將于今晚在法屬圭亞那的歐洲南美太空港外的阿麗亞娜5號(hào)火箭上升。升空定于美國東部時(shí)間下午9:45。請回來查看現(xiàn)場觀看任務(wù)。