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水星，是最靠近太陽的一顆行星，平均距離太陽為5790萬千米；也是太陽系最小的一顆行星，半徑為2440千米，質(zhì)量只有地球約5%，約3.3*10^23千克；由于靠近太陽，環(huán)繞太陽速度很快，一年只有約88天（地球日，后同），但自轉(zhuǎn)很慢，一天相當(dāng)?shù)厍?8.65天，在那里只要一天多點就是一年。

人類迄今為止已經(jīng)發(fā)射了120余艘行星與行星際探測器，到過水星的只有兩艘，即老美的水星10號和信使號。水星10號是1973年發(fā)射，信使號2004年發(fā)射，而且只有信使號是專門探測水星的。

就在前兩天，BepiColombo號探測器傳回了一張水星照片，這是人類專門探測水星的第二艘探測器第二次光臨水星拍回的照片，這艘探測器是繼信使號之后，時隔14年，于2018年發(fā)射的，現(xiàn)在正在進(jìn)入水星軌道的征途上。

現(xiàn)在我們來了解一下BepiColombo探測器/

BepiColombo（貝皮·科隆博）是意大利科學(xué)家朱塞佩·科倫坡的昵稱，他因首次提出利用行星引力彈弓效應(yīng)而聞名，這艘水星探測器就是為了紀(jì)念他而用他的昵稱命名的。這次任務(wù)從上世紀(jì)90年代就啟動了，歷經(jīng)21年的研制，斥資18億美元打造的水星探測器，于2018年10月28日在法屬圭亞那庫魯航天中心發(fā)射升空。

BepiColombo探測器實際上是兩個粘連在一起的探測器，其中一個隸屬于歐空局，為“水星行星軌道飛行器MPO”；一個隸屬于日本宇航局，為“水星磁層軌道飛行器MMO”。在飛往水星途中，它們結(jié)伴而行，共同應(yīng)對征途的引力效應(yīng)，到達(dá)水星軌道后，它們就會分手各自為政，在不同軌道高度開展對水星不同項目的考察。

BepiColombo實際上是三個模塊組成，到達(dá)水星后會自動拆分，其中MPO主要探測水星的表面和內(nèi)部結(jié)構(gòu)，MMO則主要負(fù)責(zé)探測水星磁場及其與太陽風(fēng)的相互作用，而另一個模塊是負(fù)責(zé)轉(zhuǎn)運它們到達(dá)目的地的軌道器，叫MTM。

MPO探測器攜帶的主要設(shè)備儀器為：激光高度計、意大利彈簧加速度計、磁力計、熱能紅外分光計、伽馬射線和中子分光計、圖像X射線分光計、外層大氣探測紫外分光計、外層大氣中子發(fā)出和補(bǔ)充量研究設(shè)備、分光計繪圖儀、太陽強(qiáng)度X射線分光計等等。

MMO探測器攜帶的主要設(shè)備儀器有：磁力計、等離子粒子實驗設(shè)備、鈉大氣光譜繪圖儀、塵埃監(jiān)視器等。

這組探測器將在2025年正式進(jìn)入水星軌道開展任務(wù)，屆時MPO會在400*1500千米的橢圓軌道運行，MMO會在400*12000千米的橢圓軌道運行，而MTM將兩位“乘客”送到軌道后，就完成了自己的任務(wù)，或漂流或墜毀就看管控工程師們的意向了。

那么，為什么2018年發(fā)射的探測器，要到2025年才能進(jìn)入水星環(huán)繞軌道呢？而且2021年10月1日就傳回了第一張照片，前兩天又發(fā)回了第二張照片，且是距離水星最近時只有200千米，為啥還沒有進(jìn)入水星環(huán)繞軌道呢？

探測器如何才能到達(dá)水星/

這些年來，大家的目光更多地集中在太陽系外圍行星，如火星、木星、土星、天王星、海王星等，探測這些天體的航天器背離太陽飛去，由于太陽引力拉拽就會越來越慢，因此要不斷加速，才能飛得更快更遠(yuǎn)。

BepiColombo探測器離開地球時最后一瞥

而任何探測器都不可能攜帶很多燃料，無法依靠燃料來提速。因此科學(xué)家們巧妙地利用行星引力彈弓效應(yīng)，從一定角度駛過大行星時，就會給探測器提速。上世紀(jì)的旅行者1號、2號，本世紀(jì)的新地平線號都是這樣達(dá)到飛出太陽系的速度的。

可能有人認(rèn)為，前往水星的探測器不會被太陽引力拉慢，會更容易到達(dá)目的地。其實不然，飛往地球內(nèi)側(cè)的行星探測器更難，因為會被太陽引力拉拽得越來越快，剎不住車就無法在行星引力范圍駐留，“嗖”的飛掠過去一去不復(fù)返了，或圍繞著太陽轉(zhuǎn)，或撞進(jìn)太陽燒毀。

水星是一顆質(zhì)量很小的行星，因此引力很小，在距水星表面400~500千米高度的環(huán)繞速度只需要不到3km/s；而發(fā)射時要離開地球引力飛往其他行星，速度至少要達(dá)到第二宇宙速度，也就是11.2km/s。一旦飛出地球引力圈，又會被太陽引力拉拽得越來越快，到達(dá)水星要達(dá)到環(huán)繞速度就必須不斷地“剎車”。

BepiColombo掠過金星時拍攝的照片

而探測器如若要自行剎車就需要大量燃料反推，要帶這么多燃料是不可能的，怎么辦呢？還是利用行星的引力彈弓效應(yīng)，幫助剎車?？赡苡腥艘詾橐椆?yīng)只能提速，怎么又可以剎車呢？

行星引力就是這么奇妙，既可以提速，也可以剎車，只是要精準(zhǔn)掌握與行星交匯時切入角而已。不同角度切入，既可以提速，也可以“剎車”。而意大利科學(xué)家朱塞佩·科倫坡首次推出利用引力彈弓效應(yīng)，就是1974年應(yīng)用在首次前往水星的水手10號探測器。

這次以他昵稱命名的水星探測器，進(jìn)入水星軌道前要利用引力彈弓效應(yīng)“剎車”9次，提供“剎車”的行星為：地球1次、金星2次、水星6次。實際上，這艘水星探測器去年的10月1日第一次到達(dá)水星時，已經(jīng)是第三次剎車過程。就是離開地球時利用地球引力剎了第一次，路過金星時又利用金星剎了第二次，到達(dá)水星后又剎了第三次。

隨后，探測器又返回了金星，利用金星引力又剎了一次，這樣地球的1次和金星的2次剎車任務(wù)就完成了，現(xiàn)在到達(dá)水星已經(jīng)是第五次剎車了。這之后就不再回到金星去了，而是圍繞著水星，兜著橢圓形大圈子，利用水星引力再剎四次車。

從整個飛行軌跡看，BepiColombo實際上是圍繞著太陽兜著逐步縮小的螺旋形大圈子，這個圈子要兜7.2年，飛行總里程達(dá)到90億千米，最遠(yuǎn)時距離地球2.4億千米，最高飛行速度可達(dá)60km/s。

上面動圖就是BepiColombo水星探測器飛行軌跡示意圖：粉紅代表BepiColombo探測器飛行軌跡，藍(lán)色代表地球軌道，淺藍(lán)代表金星軌道，綠色代表水星軌道，黃點代表太陽。

因此，要到達(dá)水星難度有多大可見一斑。這么一折騰，計劃順利的話，BepiColombo會在2025年12月5日才能正式入軌，2026年才能正式開展探索。

水星探索的意義/

水星幾乎沒有大氣，在太陽近距離的炙烤下，向陽一面溫度最高達(dá)到429℃，背陽一面溫度最低為-190℃。這也是水星探測的一個難點，探測器必須經(jīng)受數(shù)百攝氏度高溫的考驗。

水星的表面有點像月球，布滿了隕石坑，且冷熱兩重天，是一個早已干枯死去的星球，似乎對人類沒有什么價值。但經(jīng)過地面望遠(yuǎn)鏡和探測器的探測，科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)這顆最小的行星并不簡單，有著許多未解之謎。

首先，水手10號偵測到水星磁場，而且這個磁場像地球磁場一樣，讓太陽風(fēng)發(fā)生偏離。地球磁場是由于擁有液態(tài)核心與地幔地殼的轉(zhuǎn)速不一樣而形成的，水星一個曾被認(rèn)為死亡的行星為啥會有磁場存在呢？

第二，信使號探測器數(shù)據(jù)表明，水星兩極地區(qū)隕石坑中，存在大量水冰，這些水冰重量在萬億噸之多，這些水冰從哪里來？

第三，水星密度高達(dá)5.427g/cm^3，在太陽系僅次于地球。研究認(rèn)為，水星的核心占體積的42%，且占據(jù)了總質(zhì)量的60%，因此核心是一個巨大的鐵核，鐵的含量高達(dá)2萬億億噸，足夠人類開采2400億年。

還有水星表面有一些物質(zhì)和氣體從內(nèi)部溢出，導(dǎo)致表面形成一些奇怪的洞穴，難道水星還有地質(zhì)活動，沒死？水星表面本來和月球差不多，但在太陽照射下看起來是黑乎乎的，反照率只有0.088，只是月球反照率0.136的八分之一，這又是什么原因？

總之，在太陽系八大行星中，尤其是在靠近地球的五大行星中，水星是人類了解最少的，這次發(fā)射的BepiColombo探測器，是比以往任何一次都要全面覆蓋的考察水星，由此弄清水星的構(gòu)造，或許對人類未來意義很大。

為了讓人類免遭滅頂之災(zāi)，人類移民到外星的呼聲越來越高，火星成為了第一候選地。鋼鐵俠馬斯克巨型星艦的開發(fā)成功，以及他一系列圍繞著火星進(jìn)行的研究和開發(fā)，讓人類移民火星的夢想越來越逼近現(xiàn)實。

那么，在可預(yù)見的時間里，人類真的只有移民火星一條路嗎？有些科學(xué)家認(rèn)為并非如此，移民水星或許也是一種選擇。

因為水星也有一塊風(fēng)水寶地，就是在極地附近，那里陽光充足，能源完全沒有問題；且水資源豐富，溫度常年恒定。只要找到這塊風(fēng)水寶地，通過適當(dāng)?shù)娜祟惢顒?，就會讓那里的環(huán)境越來越宜居。

真的如此嗎？當(dāng)然這只是一種觀點，存在爭議。正因為如此，探索水星就有了更重要的意義。通過這艘探測器數(shù)年辛勤工作，相信會進(jìn)一步揭開這顆距離太陽最近行星的許多秘密，從而為人類未來走向提供更多更有價值的參考依據(jù)。

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