信使號水星探測器的貢獻有多大？我們一起回顧它十年水星探訪之旅

你現在看到的畫面是真實的水星 它是由信使號水星探測器所拍攝 水星是太陽系八大行星當中最小的一顆星球 也是離太陽最近的一顆星球 儘管水星距離地球並不遙遠 但它卻是太陽系中 最具有挑戰性也是最難探訪的行星 比探訪木星和土星還要艱難 今天我們以信使號太空飛船的視角 前往水星 去看看水星上究竟隱藏着多少祕密 大家好 歡迎來到百科片場 水星是太陽系中最小的岩石行星 平均距離太陽只有5791萬公里 它的白天溫度高達430攝氏度 晚上溫度低至零下180攝氏度 水星繞太陽運行的速度每秒高達48公里 公轉一週只需88天 它因速度快和溫度高 成爲了人類最難探訪的行星 在人類歷史上只有三個探測器前往了水星 1973年11月3日 重503千克的神手10號探測器成功發射 它是一個雙行星探測任務的飛行器 也是人類史上 第一個裝備了圖像系統的探測器 它的主要探測任務 是飛越金星並最終抵達水星進行探訪 1974年2月5日 神手10號從距金星5760千米的地方飛過 拍攝了幾千張金星雲層的照片 同年3月29日 神手10號在距離水星700公里的地方飛過 它對水星探測期間 一共拍攝了1萬張以上的照片 和大量水星的數據信息 繪製出了40%的水星表面 這對科學家們測定這顆行星 提供了重要的價值 然而真正揭開水星神祕面紗的是 信使號水星探測器 這個探測器在水星上有了驚人的發現 水星與地球的平均距離達到了1.5億公里 想要探訪它比探訪木星還要艱難 要知道水星表面溫度高達430攝氏度 因此任何探訪水星的飛行器 還需要具有很高的耐熱性 由於太靠近太陽 人類發射的探測器 都會被太陽的巨大引力所加速 這就像是在激流中游動 想要進入水星軌道運行非常不容易 科學家想到了 使用火箭燃料來對抗太陽的引力 將飛行器減速到足以進入水星的軌道上 今天我們來了解人類是如何 首次將探測器送入這顆 圍繞太陽高速運轉的行星軌道 2004年8月3日 信使號水星探測器 在美國佛羅里達州卡納維拉爾角基地 成功發射 這是一次偉大的探測任務 由於燃料增加了探測器的重量 因此需要推力很大的火箭 將它送出地球軌道 除了重要的科學儀器設備 與本次太空旅程的必需品 其他物件都沒有攜帶 在過去30年的時間裏 科學家們想不出任何方法 來爲探測器添加足夠燃料 以幫助其減速到足以進入水星軌道 因爲在添加燃料的同時 還需要保證探測器上的科學儀器設備 不會受到損壞 難度之大超乎人們的想象 所以在1974年 制水手10號探測器成功飛越水星後 在接下來的30年時間裏 都沒有任何國家提出過要探訪水星 直到1985年 一位名爲閆振萬的軌道力學專家 想到了一種方法 可以讓信使號探測器 進入環繞水星的軌道 而不需要新的技術 同時 他還制定了一條飛行器 可以繞太陽系行駛的特定路線 該路線將使探測器減速 並足以進入水星軌道 這個過程中 只需要進行幾次航向修正 但這樣一來 飛行器就不能直接前往水星 而是需要走更長的路 根據閆振萬的方法 飛行器將圍繞太陽運行15圈 再飛躍地球一次 金星兩次 水星三次 最後在第四次接近水星時 就可以減速到足以進入水星軌道 而無需通過大量的燃料來進行減速 通過科學模擬這些行星飛躍的次數 都是必不可少的 整條路線累計需要飛行79億公里 耗時6年半的時間 可惜的是 當時閆振萬的方法並沒有得到NASA的重視 直到1998年 NASA實在想不出更好的方法 纔開始實行這條路線 並於2004年將信使號探測器送入太空 它的主要任務是探測水星大氣層 水星磁場與重力場 水星結構和表面的化學成分 地質歷史等相關數據信息 來幫助科學家更好地瞭解這顆星球 信使號的主體高1.42米 長1.27米 寬1.85米 重1100公斤 它配備了一個強大的推進器和一個陶瓷隔熱罩 用來保護它免受太陽照射 它還有兩個太陽能電子板 和一整套成像與測量數據的科學儀器 信使號在太空的第一年 是繞太陽進行公轉 它在靠近地球時 利用了地球的引力幫助其飛行 它還順便測量了 地球的大氣層和磁層等信息 2006年信使號飛躍了金星 這一次飛躍恰好是金星在太陽的另一側 探測器沒有無線電信號 與地面暫時失去聯繫 它在飛躍了金星兩次水星三次後 速度越來越快 2008年1月至2009年9月 信使號三次飛躍水星 由於距離太陽比較近 太陽風不斷對它進行干擾 水星上的太陽光比地球陽光強約11倍 在水星距離太陽最近時 遮陽罩前方的溫度可達到371攝氏度 經過了6年半79億公里的太空飛行 它最終於2011年3月18日 成功進入水星軌道 成爲首顆圍繞水星運行的 人造衛星探測器 在這次飛躍期間 信使號探測器穿過了水星的背面 這裏沒有陽光的照射 意味着它必須依靠自身的電力進行運轉 通過探測發現 水星背面溫度低至零下180攝氏度以下 這裏有大量小行星撞擊的隕石坑 其中最大的隕石坑是卡洛里盆地 直徑爲1550公里 可以想象該隕石坑形成時 撞擊相當強烈 在距離水星比較近時 溫度非常高 雖然科學家給它準備了隔熱罩 它每12個小時就能讓水星旋轉一週 在經過水星背面時 信使號的溫度可以冷卻下來 同時信使號探測器 在水星的兩極環形山底部 發現了大量的水冰 存量約在110億噸 約佔水星上冰總量的10% 長久以來 水星擁有巨大的鐵核 佔據星球直徑的75%左右 達到了3600到3800公里寬 成爲科學家們十分好奇的問題 儘管它的磁場強度還不到地球的1% 但仍能把太陽風阻擋在水星表面以上 形成類似地球的磁層結構 也保護了水星稀薄的大氣層 原本計劃運行一年的信使號 在水星軌道上堅強地運行了 整整四年的時間 共拍攝了超過25萬張水星照片 探索麪積達到了95%以上 科學家們通過信使號傳回來的 水星圖像及數據信息 瞭解到了水星的地質歷史 化學成分 水星磁場等科學數據信息 2010年5月6日 信使號探測器從水星的軌道上回望地球 拍下了這張震撼人心的照片 照片中能清晰地看到地球和月球 這是我們人類在宇宙中唯一的家園 此時信使號距地球約1.83億公里遠 2015年4月30日 信使號水星探測器的燃料即將耗盡 它要完成最後一項任務 那就是撞擊水星表面進行自我毀滅 它以每秒3.9公里的速度朝着水星撞去 撞出了一個直徑16米的大坑 結束了它長達10年08個月的探索之旅 這次撞擊對研究水星被小行星撞擊 提供了重要數據 或許這也是信使號的最好歸宿