人類第三次無人水星探測任務 有哪些看點和亮點

水星作為人類的第二地球，歐洲和日本航天機構聯(lián)合研發(fā)的探測器“比皮科倫坡”10月20日啟程，飛向離太陽最近的行星——水星。按計劃，它將于2025年抵達水星軌道展開觀測。

這是人類第三次無人水星探測任務。它將面臨哪些難點？整個探測任務又有哪些看點和亮點？

探測有何難點

水星是太陽系八大行星中距離太陽最近的一顆，這使水星的探測之路充滿了艱險。

水星身后是比地球重33萬倍的太陽，其巨大的引力作用將對探測器進入水星軌道形成干擾。此外，水星白天太陽直射處溫度可高達430攝氏度，夜晚溫度則降至零下170攝氏度，晝夜溫差達600攝氏度。強烈的太陽光和高溫也大幅增加了水星探測器在軌觀測難度。

歐洲航天局介紹說，該機構此前深空探測都是前往太陽系內(nèi)相對寒冷的區(qū)域，“比皮科倫坡”任務是首次將探測器送往如此靠近太陽的地方。

人類此前僅有一次成功將探測器送入水星軌道的記錄。第一次水星探測任務是1973年發(fā)射的美國“水手10”號探測器，它曾3次掠過水星，但一直未能進入水星軌道。2004年，美國又發(fā)射“信使”號水星探測器，它于2011年3月成功進入水星軌道，2015年完成使命后撞水星自毀。

據(jù)介紹，“比皮科倫坡”要想成功入軌，需要在長達7年的飛行時間里在地球、金星和水星附近進行9次引力控制變軌飛行，這將是行星探測史上變軌次數(shù)最多的一次。

為了抵御高溫炙烤，“比皮科倫坡”還采用了多層隔熱技術，最外層由陶瓷纖維組成，探測器上還配備了高效散熱器，以保證科學儀器和電子設備能正常工作。

任務七大看點

水星被稱為“第二地球”，是外部由巖石構成的直徑約4880千米的類地行星，密度和地球幾乎相同，其內(nèi)核被認為是占水星半徑四分之三的巨大鐵核。

有一種假說認為，水星和地球誕生之初是幾乎相同的行星，但是兩者踏上了不同的演化之路，因此水星可能蘊含著很多地球誕生之初的信息。通過了解水星的地質(zhì)信息，或許可以獲知行星誕生之謎。

作為第一個進入水星軌道的人類探測器，“信使”號獲得許多重要發(fā)現(xiàn)，比如它證實了科學家多年的猜測，即水星北極地區(qū)貯存著數(shù)十億噸水冰。

“比皮科倫坡”探測任務從立項到發(fā)射歷時21年。歐洲航天局局長揚·韋爾納在一份聲明中說，這是歐日航天機構的一個“重大里程碑”，并相信未來將獲得“許多重大成就”。那么，水星還蘊藏著哪些未解之謎等待“比皮科倫坡”去發(fā)現(xiàn)？

據(jù)歐洲航天局官網(wǎng)介紹，“比皮科倫坡”的科學目標可以概括為7個方面：以水星為例研究靠近母恒星的行星的起源和演化；水星的內(nèi)部結(jié)構和組成；水星內(nèi)部磁場的特性和起源；水星表面的形成過程，包括地表構造、隕石坑、極地沉積狀況及火山活動等；水星大氣層的成分、起源和動力學；水星外部磁層的構成與動力學；驗證愛因斯坦的廣義相對論。

日本宇宙航空研究開發(fā)機構理事長山川宏認為，“比皮科倫坡”任務“將幫助人們更好地理解水星環(huán)境，最終還能幫助理解地球乃至整個太陽系的起源”。

協(xié)同觀測是亮點

此次，“比皮科倫坡”探測器攜帶了兩個獨立探測設備：由歐航局研發(fā)的“水星行星軌道飛行器”，主要用于探測水星的表面和組成；由日本宇宙航空研究開發(fā)機構研發(fā)的“水星磁層軌道飛行器”，主要負責探測水星的磁場。

2025年底到達水星軌道后，兩個探測設備將進入各自軌道，開始協(xié)作進行暫定為期一年的數(shù)據(jù)收集活動。

水星周邊強大的太陽風容易影響水星磁場的測定，因此上述兩個探測器在兩個地點協(xié)同觀測將可更加精確地測定水星磁場。這兩個探測器將首次多角度綜合觀測水星的磁場、磁氣圈、內(nèi)部和表層，與地球進行比較，弄清行星磁氣圈的普遍性和特異性。

日本宇宙航空研究開發(fā)機構介紹說，“水星磁層軌道飛行器”搭載有磁力計、等離子體及粒子觀測裝置等，主要目的是高精度測量水星周邊磁場，探索水星磁場的成因，觀測水星磁氣圈的構造和運動。

而“水星行星軌道飛行器”搭載有激光高度計、加速度計、磁力計等多種觀測設備，將主要觀測水星重力場、表面地形、礦物、大氣成分以及磁場等。