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欧日探测器明日升空赴水星

时间:10-19 11:17 阅读:109次 转载来源:中国财经

  当地时间10月15日,英国伦敦,伦敦科学博物馆展出的实物大小的“比皮科伦坡”模型。

  作为内太阳系离太阳最近、最小的行星,水星承载着太多奥秘。直至今日,水星的地理环境、地表组成、内部结构等对人类而言依然是个谜。水星是否有水,是否可能存在生命吸引着人类不断探索。

  北京时间10月20日9时45分,带着这些未解之谜,由欧洲航天局(ESA)和日本宇宙航空研究开发机构(JAXA)联合进行的水星探测任务“比皮科伦坡”(BepiColombo)将发射升空。据介绍,这是欧洲首个水星探测任务,也是人类第三个探访水星的任务。

  “比皮科伦坡”预计经过7年飞行,于2025年抵达水星。届时,探测器将分离为两艘独立飞行器,分别为“水星行星轨道器”(MPO)和“水星磁层轨道器”(MIO),执行各自的探测任务。

  中国航天科工二院研究员杨宇光称,水星是颗类地行星,探测水星对人们了解太阳系的历史、了解地球的历史具有重要意义。

  1 释疑

  水星探测面临哪些困难?

  水星是八大行星中离太阳最近的一颗行星,其体积、质量也相对较小,此前仅有两个探测器接近过水星,而真正进入水星轨道的仅一个。

  第一个接近水星的探测器是美国航天航空局(NASA)1973年发射的“水手10号”(Mariner 10)探测器。1974-1975年间,“水手10号”3次飞掠水星,但一直未能进入水星轨道。第二个则是NASA于2004年发射的“信使号”(MESSENGER)探测器,该探测器在2008-2009年间3次飞掠水星,最后于2011年3月进入水星轨道——这也是第一个进入水星轨道的探测器。

  相比其他行星,对于水星的探索显然相对较少。这是为何?

  据《自然》杂志报道,水星位于太阳重力井深处,要到达水星,宇宙飞船必须失去地球轨道运动赋予它的大部分动量,这使得水星探测的技术难度异常巨大。与此同时,宇宙飞船还必须避免过冲导致偏离轨道,这需要非常长的时间和比前往火星多8倍的能量。

  其次,水星的太阳辐射是地球近外太空的十倍,同时该行星几乎没有大气层,表面温度最高可达400摄氏度。“信使号”水星探测任务的科学家肖恩·所罗门称,航天器从未在离太阳这么近的地方呆这么久。

  中国航天科工二院研究员杨宇光解释,水星观测非常难,不管是肉眼还是天文观测。水星距太阳过近,且每88个地球日绕行太阳一周,使得其数据传输变得非常困难。

  这些因素都导致水星成为太阳系内部行星中探索最少的一个。

  2 释疑

  探测器将执行哪些任务?

  据欧洲航天局网站介绍,“比皮科伦坡”将于当地时间19日晚10时45分从位于南美法属圭亚那的库鲁航天基地,由“阿丽亚娜-5”(Ariane 5)大型火箭发射升空。

  “比皮科伦坡”将耗时7年于2025年12月5日抵达水星轨道,期间1次飞掠地球、2次飞掠金星、6次飞掠水星,总距离达90亿公里,最高速度可达60公里每秒,最远距离地球2.4亿公里。此外,探测器将经历零下180摄氏度的低温到近450摄氏度的高温。

  到达水星轨道后,“比皮科伦坡”将释放出两个探测器,分别是欧洲航天局的水星行星探测器(MPO)和日本宇宙航空研究开发机构的水星磁层探测器(MIO)。两个探测器各有侧重,进行为期2年的探测任务。

  据JAXA网站,MIO的主要目的是解读水星的磁场和磁层,MPO的主要任务则是观察水星的表面环境以及内核组成等。ESA将负责“比皮科伦坡”的发射、进入轨道,以及MPO探测器的运作。JAXA负责MIO探测器的控制运行。

  据英国《自然》杂志,MPO包含11个组件,主要负责研究水星本身。MPO主要使用摄像机、高度计、放射线等设备对水星进行“扫描”,探索水星地表环境和地壳化学成分,并对水星的引力场进行研究。

  水星是密度仅次于地球的行星,有一个巨大的铁核。据太空网(space.com),水星的铁核约3600-3800公里宽,而其外壳厚度仅500-600公里。这一点一直以来也让科学家们困惑不已。

  由日本方面主要负责的MIO则包含5个组件,主要围绕水星的磁层以及其与太阳风的互相作用等进行研究。日本于2003年加入欧洲航空局的这一水星探测任务,主要目的就是研究行星的磁层。JAXA负责MIO的日本科学家村上豪称,“火星和金星没有磁场,所以目标是水星”。

  据日本共同社,日本磁力观测具有较大优势,此次MIO探测器若能顺利到达,将为推动水星探测作出重要贡献。

  预测

  “比皮科伦坡”或解锁5大谜团

  “比皮科伦坡”的名字来自意大利天体物理学家Guiseppe Bepi Colombo。他曾参与NASA“水手10号”水星探测任务的研究,此后更是得出水星借助地球、金星和水星引力辗转飞行路线的计算方法。

  据美国《科学》杂志,ESA和NASA的水星探测任务都在上世纪90年代通过,但耗资4.51亿美元的“信使号”2004年已发射,更具雄心、耗资高达16亿欧元的“比皮科伦坡”多次被耽搁,一直未能成行。

  经过二十余年努力,“比皮科伦坡”终于即将发射。参加“比皮科伦坡”研究近15年的ESA地球物理学家约翰尼斯·本克霍夫称,“这是一个重要的时刻,(水星探测)终于要成真了”。

  那么,雄心勃勃的水星探测任务可能解锁哪些水星奥秘?

  2015年以撞击水星结束使命的“信使号”给人们带来更多水星信息的同时,也带来了更多谜题,包括水星磁场、厚实铁核以及充满冰块的陨石坑。

  美国《福布斯》杂志总结了欧日水星探测器可能解锁的五个奥秘。

  一是水星两极水冰之谜。水星虽然是距离太阳最近的行星,但其两极巨大的环形山内侧陨石坑却永远照不到阳光。许多科学家认为,水星两极存在水冰。但水星上是否真的有冰,却一直是未解之谜。

  二是水星凹坑之谜。NASA“信使号”探测器在水星表面发现一些奇怪的凹坑,这些凹坑如何形成,与火山撞击有何关系亟待探索。

  三是水星磁场之谜。最早探访水星的“水手10号”发现了水星的磁场,但磁场的起源、其具体的变化情况及影响却一直没能得到深入观测。

  四是水星表面成分之谜。据美国《科学》杂志,NASA“信使号”探测器曾发现水星表面含有许多挥发性元素,如硫、钠、钾、氯等。了解这些挥发性元素的形成,对于了解水星的演变历程有重要意义。

  五是水星的形成与巨大的铁核之谜。水星的高密度源于其内核巨大的铁核,铁核如何形成至今依然是个谜。

  带着对这些奥秘的探索,欧日联合研究的“比皮科伦坡”即将升空。

(责任编辑:单征宇)

声明:该文章版权归原作者所有,转载目的在于传递更多信息,并不代表本网赞同其观点和对其真实性负责。如涉及作品内容、版权和其它问题,请在30日内与本网联系。

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