人类第三个探访水星任务：欧日探测器明日升空

　　来源：新京报

　　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。