水星探測在全世界的太空利益中只起到了很小的作用。 它是最少被探索的內部行星。[1] 截至2015年，水手10號和信使號飛行任務是唯一對水星進行了密切觀測的飛行任務。 信使號在進入水星軌道之前進行了三次近距離飛行。[2] 前往水星的第三個任務是 BepiColombo，這是一個由日本宇宙航空研究開發宇宙航空研究開發機構(JAXA)和歐洲航天局(European Space Agency)聯合執行的任務，將包括2個探測器。 信使號和 BepiColombo 號的目的是收集補充數據，以幫助科學家理解水手10號飛越時發現的許多秘密。
與其他行星相比，水星很難探測。到達它所需要的增加速度相對較高，而且由於靠近太陽，圍繞它的軌道相當不穩定。信使號是第一個繞水星軌道運行的探測器。
水星的興趣
水星並不是許多太空計劃的重點。因為地球是如此接近太陽慢慢地繞自己的軸旋轉,它的表面溫度變化從427°C (801°F)−173°C (279°F−)。[3]目前對水星的興趣源於水手10號的意外觀測。在水手10號之前，天文學家認為這顆行星只是在一個高度橢圓的軌道上圍繞太陽旋轉。[3]這顆行星是通過地面望遠鏡觀測到的，水手10號提供的數據澄清或反駁了他們的許多推論。[2]
很少有任務以水星為目標的另一個原因是，由於水星離太陽很近，很難獲得繞水星運行的衛星軌道，這就導致了太陽的重力場對任何進入水星軌道的衛星產生引力。地球的軌道是傾向於黃道由7°,和它的軌道速度隨每秒24.25英里(39.03公里/秒)在遠日點每秒近30英里(48 km / s)在近日點。宇宙飛船甚至會更快，因為它們在接近太陽更大的引力時加速，但在進入軌道時必須減速，因此這需要相當大的燃料需求。這與地球軌道以外的高級行星不同，在這些行星上，衛星受太陽引力的作用。因此，要到達水星的軌道需要特別昂貴的火箭。水星缺乏大氣層，因為它排除了空氣制動的可能性，因此帶來了進一步的挑戰。[4][3]因此，着陸任務將需要更多的燃料。[5]
水手10號是美國宇航局的探測器，其主要目的是觀察水星和金星的大氣、表面和物理特性。 這是一項費用低廉的任務，完成費用不到9800萬美元。[6] 水手10號於1973年11月3日美國東部時間12:45從卡納維拉爾角發射升空。[7] 由於水星離太陽非常近，要在水手10號繞太陽運行的軌道上合併水星軌道實在太難了。 為了到達目的地，衛星受到金星引力場的加速。 1974年3月29日，當它飛向太陽時，經過了水星附近。 這是第一次對水星進行近距離觀測。 在這次遭遇之後，水手10號進入了圍繞太陽運行的軌道，這樣水星每繞一次太陽運行就會繞兩次太陽運行，這樣航天器和行星就可以再次相遇。 這使得探測器在完成任務之前又經過水星兩次; 這兩次相遇分別發生在1974年9月21日和1975年3月16日。 然而，由於水星的同一側在每次飛越過程中都被照亮，在任務結束時水手10號只拍攝了水星表面的45% 。 1975年3月24日，探測器的姿態控制氣體耗盡，任務結束。 由於沒有氮氣推進器，航天器不再可控，於是向探測器發出了關閉發射器的命令。[8]
密切的觀察收集了兩組重要的數據。探測器探測到了水星的磁場，這與地球磁場非常相似。這對科學家來說是一個驚喜，因為水星在它的軸上自轉如此之慢。其次，提供了視覺數據，顯示地球表面有大量的隕石坑。[9]這些視覺數據也讓科學家們能夠確定水星「沒有經歷重大的地殼變化」。[10]這也增加了磁場的神秘性，因為以前人們認為磁場是由熔融的發電機效應引起的，但由於幾乎沒有地殼變化，這就破壞了這一觀點。這些視覺數據也讓科學家們得以研究這顆行星的組成和年齡。[11]
MESSENGER · Mercury
MESSENGER是美國宇航局對水星的軌道探測器。 MESSENGER代表「水星表面，空間環境，地球化學和測距」 。 它是在2004年8月3日由於天氣惡劣而延遲一天後從卡納維拉爾角發射的。 [12] [13] 在它進入水星周圍軌道之前大約需要六年半的探測。 為了糾正衛星的速度，它對地球，金星和水星進行了幾次重力彈弓飛行。 它於2005年2月通過地球，然後於2006年10月通過金星[2]和2007年10月通過。 此外，探測器在2008年進入軌道之前進行了三次水星通過，一次是在2008年1月，一次是在2008年10月，一次是在2009年9月。 在這些水星飛行期間，收集了足夠的數據以產生超過95％的表面圖像。
信使號使用了一種化學雙推進劑系統既能到達水星又能進入軌道。[14]信使號預定於2011年3月18日成功進入軌道。該任務計劃在2012年的某個時候結束，當時估計將不再有足夠的燃料來維持探測器的軌道。[15]主要任務於2012年3月17日完成，收集了近10萬張圖像。[16]信使號於2013年3月6日完成了水星100%的測繪，並於2013年3月17日完成了其首次長達一年的任務。[17]探測器繼續收集科學數據，直到2015年4月30日，探測器在一個腐朽的軌道下，被允許撞擊水星表面。[18][19]
這次水星任務包括兩顆衛星:水星行星軌道器(MPO)和水星磁層軌道器(MMO)。每個軌道飛行器都有一個不同的目的:MPO是獲取不同波長的圖像，以繪製水星表面和外大氣層的組成，Mio是研究磁層。歐洲航天局和日本航空航天局正在BepiColombo項目上進行合作，將各自提供一顆軌道飛行器。ESA將提供MPO, JAXA將提供Mio。[22]BepiColombo特派團將設法收集足夠的資料來回答這些問題:
- 我們可以從水星那裏了解太陽星雲的成分和行星系統的形成？
- 為什麼水星的歸一化密度明顯高於所有其他類地行星以及月球 ？
- 汞的核心是液體還是固體？
- 水星今天是構造活躍的嗎？
- 為什麼這麼小的行星擁有固有的磁場，而金星，火星和月球卻沒有？
- 為什麼光譜觀測不能揭示任何鐵的存在，而這個元素據說是水星的主要成分？
- 極地地區永久陰影的隕石坑是否含有硫磺或水冰？
- 外層的生產機制是什麼 ？
- 在沒有任何電離層的情況下，磁場如何與太陽風相互作用？
- 水星的磁化環境是否具有讓人想起地球上觀測到的極光 ， 輻射帶和磁層亞暴的特徵？
- 由於水星近日點的推進是用時空曲率來解釋的，我們是否可以利用太陽的接近度來測試廣義相對論並提高精度？ [22]
像 水手10 和 信使的， BepiColombo 將使用 重彈弓 從金星和地球。 BepiColombo 將使用 太陽電力推進 (離子發動機)也使用了類似演習在月球金星和水星。 這些技術將會減緩軌道飛行器因為他們的做法的汞。 至關重要的是避免使用的燃料減緩軌道飛行器因為它們更接近太陽，以儘量減少重力影響的太陽。[2]
該 BepiColombo 特派團核准在2009年[23] 並成功地發起了關於十月20日2018年。 它計劃進入軌道上圍繞汞月2024年。 它然後將收集的數據為一體，或可能是兩年。[24]
Mercury-P(Меркурий-П)是俄羅斯宇航局水星任務提出的。目前預計的發射日期是2031年。它計劃成為着陸器。
Mercury Observer是Planetary Observer計劃中取消的提案。
比較的 信使 和 BepiColombo
BepiColombo是為了補充MESSENGER的發現而設計的，它配備了比MESSENGER多得多的測量設備，以獲得更大範圍的數據。BepiColombo和MESSENGER的軌道模式存在顯著差異。[14]
BepiColombo任務包括兩顆一起發射的衛星：Mercury Planetary Orbiter（MPO）和Mio（Mercury Magnetospheric Orbiter，MMO）。 MPO將有一個更接近水星的圓形軌道。 這個軌道的原因是MPO將測量地表和外層的成分，而近距離軌道將有助於數據質量。 另一方面，Mio（MMO）和MESSENGER主要採用橢圓軌道 。 這是因為軌道的穩定性和獲得和維持軌道所需的燃料量較低。 [25] MMO和MESSENGER的不同軌道的另一個原因是提供補充數據。 兩個組合衛星的數據將提供更準確的測量。 [14]
也可以看看
參考
外部連結
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