历经8年太空旅程,BepiColombo 探测器即将抵达水星
BepiColombo 的旅程堪称一部太空《奥德赛》。这颗以意大利科学巨匠比萨诺·科伦坡命名的探测器——正是他提出了如今深空探测赖以生存的“重力辅助”技术——原定于去年抵达水星。但由于推进系统故障,探测器不得不改变航向,以低功率模式 抵达水星。这一变故导致抵达日期推迟了将近一年。如今,在太空中跋涉八年之后,BepiColombo 开始向水星的低轨道进行最后的俯冲。
9 月 3 日,地面控制中心 确认推进舱已成功与探测器主体分离,标志着欧洲空间局(ESA)与日本宇宙航空研究开发机构(JAXA)联合任务的最后阶段正式展开。尽管旅程充满波折——探测器最远飞离地球超过 2 亿公里——但其传回的数据显示,目前一切运行顺畅。
此前,水星仅被探测过两次,且均由 NASA 完成。水星的抵达难度极高,即便没有推进事故,它作为距离 太阳最近的行星这一位置本身就极具挑战性。 spacecraft 向太阳系中心飞行时,实际上是从地球向太阳的强大引力“坠落”。这部分相对容易。真正的难点在于如何停止坠落。因此,抵达水星所需的燃料消耗主要用于点火制动,而非推进飞行。
航天器还可以利用其他行星的引力作为减速手段,但这意味着要采取更复杂的路径,在天体之间反复绕行。截至目前,BepiColombo 已飞行约 99 亿公里(60 亿英里),其轨迹包括:绕地球 1 次、绕金星 2 次、绕水星 6 次,共执行了 9 次重力辅助变轨以控制速度。
此外,由于水星靠近太阳,其表面温度极高——超过 800 华氏度(约 430 摄氏度)。又因为这颗小行星几乎没有大气层,夜间温度会骤降至 -290 华氏度(-180 摄氏度)。因此,BepiColombo 不仅要承受这些极值,还得应对两者之间剧烈的每日温差变化。
抵达指定轨道后,BepiColombo 将分裂为两个独立航天器:水星行星轨道器(MPO),用于研究 水星表面及内部结构;以及水星磁层轨道器(Mio),用于探测该行星的磁场和稀薄大气。这是首次有多颗探测器同时环绕水星运行,旨在获取比任何单一探测器都更全面的观测数据。

在完成为科学观测做准备的一系列流程后,全面观测预计于 2027 年 4 月开始。
Illustration: ESAMio 将进入一条较高的椭圆轨道,其运行轨迹将横跨两极。随后,MPO 将进一步降低高度,预计于 2027 年 3 月抵达最终轨道。即便探测器到位,全面观测也不会立即启动。探测器必须先执行一系列程序——例如部署 Mio 关键的遮阳板——之后才能进行科学观测,该阶段定于 2027 年 4 月启动。
这两颗探测器将试图解答关于这颗高速行星的诸多 未知之谜。关键问题包括:为何水星的铁核相对于其体积异常巨大?为何在极地永久阴影坑中存在 冰,尽管环境温度极其炎热?为何除地球外,它是唯一拥有独立 磁场的岩石行星?以及散布在表面的神秘凹陷“空洞”的真实本质是什么。
这些问题的答案,有望为揭示包括地球在内的类地行星在太阳系中如何形成和演化提供关键线索。天体物理学家还计划利用任务传回的精确轨道数据,检验爱因斯坦的广义相对论——由于水星紧邻太阳,它是验证时空因引力而弯曲的理想试验场。