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前往水星的7年旅程,去往这个近日行星征途上最后一次飞掠地球

欧洲航天局(European Space Agency)的BepiColombo水星任务的诀窍是,利用不少于9次的行星飞行,利用极小的一点行星轨道角动量(和重力),机动进入一个与太阳内部世界温和相交的轨道,耗时7年。BepiColombo实际上是两个航天器合二为一:一个轨道飞行器,带有望远镜成像、光谱仪(包括伽玛射线和中子——用于寻找冰冻水的迹象)、一套其他仪器,以及一个单独的轨道飞行器,用于研究水星的磁层环境。

       

     

人们通常会认为,让引力把自己拉向一个质量大的物体比拉离那个质量大的物体更容易。如果这个过程是单纯的下坠的话,这个想法当然是对的。但是假如想要从一个稳定的轨道出发,到达另一个稳定的、已经围绕着一个大质量物体运行的轨道,就不只是这么简单了。

       

     

以拜访水星为例,水星在距离太阳平均3600万英里的轨道上绕行,而地球绕太阳运行的平均半径为9300万英里。在这个位置上,水星的轨道速度大约是地球的1.6倍(地球的速度已经是每秒30公里),科学家们需要做大量的工作才能使航天器匹配上这个速度。在太空飞行中,一个关键的参数是delta-v,即从A点到B点所需的净速度变化。想要从地球去水星,需要有相当高的delta-v速度,所以科学家们必须精心设计一套方案来接近水星。

       

     

欧洲航天局派往水星的BepiColombo航天器将要经历7年的旅行,期间至少掠过不同的行星轨道9次,利用行星轨道角动量(和重力),使航天器能够抵挡太阳引力,最终与水星这个位于太阳引力井深处的星球“轻柔接触”。BepiColombo实际上由两个航天器组成:一个带有望远镜成像、光谱仪(包括伽马射线和中子-用于寻找水冻结迹象)等仪器的轨道飞行器,以及一个研究水星磁场环境的独立轨道飞行器。

       

     

BepiColombo航天器于2018年10月发射进入一个与地球类似的日心圆轨道,它将掠过一系列行星轨道,最终于2025年12月被水星的引力捕获从而稳定地进入其极轨道。2020年4月10日BepiColombo航天器实现了第一次重要的行星“接触”。当时BepiColombo航天器与地球擦肩而过,最近距离仅为约12700公里。在此过程中,它不仅提供了一个观看地球的美丽视角(图中显示的距离约为22万公里),此外更是一个必要的提醒,提醒我们除了日常研究外,还有更多有待探索,需要人类坚持不懈。

       

     

相关知识

水星拉丁语:Mercurius;英语:Mercury),中国古称辰星;到西汉时期,《史记天官书》作者天文学家司马迁从实际观测发现辰星呈灰色,与“五行”学说联系在一起,以黑色配水星,因此正式把它命名为水星[13]

       

     

水星是太阳系八大行星中最小和最靠近太阳行星,但有着八大行星中最大的离心率 [注 1]轨道周期是87.969 地球日。从地球上看,它大约116天左右与地球会合一次,公转速度远远超过太阳系的其它星球。水星的快速运动使它在罗马神话中被称为墨丘利,是快速飞行的信使神。由于大气层极为稀薄,无法有效保存热量,水星表面昼夜温差极大,为太阳系行星之最。白天时赤道地区温度可达432°C,夜间可降至-172°C。极区气温则终年维持在-172°C以下。水星的轴倾斜是太阳系所有行星中最小的(大约1⁄30度),但它有最大的轨道偏心率[注 1]。水星在远日点的距离大约是在近日点的1.5倍。水星表面充满了大大小小的坑穴,外观看起来与月球和其他卫星相似,显示它的地质在数十亿年来都处于非活动状态。

       

     

贝皮可伦坡号(英语:BepiColombo,日语:ベピ・コロンボ)是由ESAJAXA所合作的水星探测计划,于2018年10月20日发射升空[1]。此计划包含了两颗轨道器:水星行星轨道器(Mercury Planetary Orbiter,MPO)与水星磁层轨道器(Mercury Magnetospheric Orbiter,MMO)。

此计划以意大利数学家科学家工程师朱塞佩·可伦坡的昵称(贝皮·可伦坡)命名。他曾在1974年水手10号任务中首次实施行星重力助推的技术。

作者: Caleb A. Scharf

FY: Lindsey07

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转载还请取得授权,并注意保持完整性和注明出处

选文:天文志愿文章组- Chelsey

翻译:天文志愿文章组- Lindsey07

审核:天文志愿文章组-

终审:天文志愿文章组-

排版:天文志愿文章组-零度星系

美观:天文志愿文章组-

参考资料

1.WJ百科全书

2.天文学名词

3.原文来自:https://blogs.scientificamerican.com/life-unbounded/seven-years-to-mercury/

本文由天文志愿文章组- Lindsey07翻译自Caleb A. Scharf的作品,如有相关内容侵权,请于三十日以内联系运营者删除。

注意:所有信息数据庞大,难免出现错误,还请各位读者海涵以及欢迎斧正。

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全文排版:天文在线(零度星系)

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