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飞向水星!一文带你全面了解欧日联手的水星探测计划BepiColombo

http://www.tzgcjie.com 来源:前瞻网            发布时间:2018-10-22 17:41:00

水星

欧洲和日本开发的2颗卫星正在飞向距太阳最近的行星——水星。名为BepiColombo的探测器将成欧日首个水星探测器,它们于前天搭乘从南美洲发射的阿丽亚娜号火箭离开了地球。按照计划,探测器需要经过漫长的7年时间才能到达目的地,但当他们到达时,他们的平行观测或许能解开这个炎热小星球上的诸多谜题。

其中一个困扰科学家的问题是,水星地核的质量占整个水星的60%,几乎是地核占地球质量比例的2倍。同为类地行星,为什么它的铁质星核那么大?为什么水星地壳只有一层薄薄的岩石?Bepi传回的高分辨率数据应该能让我们更接近答案。

英国开放大学Bepi教授罗瑟里(Dave Rothery)说:“水星的情况和我们关于太阳系形成的理论并不相符,如果我们不能同时解释水星的问题,就意味着我们没能完全理解地球。”

在多次跳票后,这些探测器终于在当地时间上周五22:45,从欧空局(ESA)位于法属圭亚那的欧洲航天发射中心发射。位于德国达姆施塔特的任务控制人员将在周六花费大量时间与宇宙飞船通话,以确认他们已经为即将到来的长途巡航调整好了的设置。

这项任务有多重要?

这是欧洲和日本太空机构第一次前往水星。在此之前,美国人的目光曾通过上世纪70年代的“水手10号”探测器,以及本世纪初的“信使”号轨道飞行器,短暂地投向那颗星球。后者为人们带来了引人注目的新发现,其中包括在炙热的水星表面,有水冰存在阴影环形山中;水星地球壳含有大量的石墨等。

Bepi的调查正是以“信使”的发现为基础。针对这项内容,它携带的仪器数量是“信使”的2倍,而且会在更长时间内贴近水星表面,这将给科学家提供更详细的信息。

探测器将做什么?

欧洲的水星行星轨道器(MPO)和日本的水星磁层轨道器(MMO)将扮演不同的角色。MMO将优先研究水星磁场,尤其是研究该磁场的行为及其与“太阳风”的相互作用。“太阳风”是一种太阳喷出的不稳定粒子团。这种风与水星超薄的大气相互作用,甩出一个“尾巴”,将原子送入更遥远的深空中。

欧洲的MPO将绘制水星地形图,生成高度剖面图,感知内部情况,并收集关于表面结构和组成的数据。

最亟待解开的谜团是什么?

水星的起源是大多数人最想知道的问题,今天我们看到的致密球体很可能并不是其最初的形态。或许,水星生成于离太阳更远的地方,后来才向内迁移,还有可能在途中与其他物质碰撞。这种假说可以解释该星球外层物质的流失:它们在撞击中被剥离。问题是,根据“信使”的观测,其地表上存在大量含硫和含钾化合物,如果曾经历巨大撞击,这些化合物本应被燃烧掉。

莱斯特大学科学家因勃(Suzie Imber)博士称其为“迷人的世界”,他说:“它有着巨大的悬崖,高好几千米。这些悬崖是由于水星收缩而形成的,我们称之为皱纹脊。

为什么要7年那么久?

事实上,从地球上出发,在几个月内到达水星是完全有可能的,但是,如果直飞水星,飞船很可能落入太阳的深重力之中,那么它将很难在水星附近刹住车。因此,Bepi将采取更为迂回的路线。它将飞越地球、金星和水星本身,利用它们的引力来降低速度,这样,到2025年,它就能慢慢地在目标地点停下来。

任务有什么挑战性?

最大的挑战是高温。水星离太阳只有5800万公里,在水星工作就像在待在披萨烤箱里一样。在阳光直射下,探测器的侧面将上升至超过400C。即使是背对太阳的一面,也会因为水星反射的太阳辐射,同样经受高温考验。

“环境非常恶劣,”欧洲空间局任务指挥员蒙塔尼翁(Elsa Montagnon)解释说,“在水星,我们吸收的太阳能量是地球的10倍,即使是从水星阳面反射,太阳能量也是地球上的4倍。因此,航天器一直处于高温夹击中”。目前的应对策略是将一层由钛和陶瓷制成的绝缘“厚毯”覆盖在MMO上。

探索水星要花多少钱?

本次任务非常昂贵。工程师们花了很长时间来开发技术,保证Bepi在如此接近太阳的环境下仍能安全工作,也导致了前文说的多次跳票。时间延误最终增加了成本。据估计,由欧洲航天局和日本航天局支出的费用约为16.5亿欧元。此外,欧洲国家空间机构还需为MMO上的仪器埋单,总体预算超过30亿欧元。

这个数字涵盖了任务的整个生命周期,从批准(2007年)到终止(2020年代末)。直观比较之下,Bepi的成本可以用来支付英超前七强球队好几个赛季的工资。

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