飞行时间长达7年

进行9次引力控制变轨飞行

这次水星探测任务将面临哪些难点？整个探测任务又有哪些看点和亮点？

欧洲和日本航天机构联合研发的探测器“比皮科伦坡”10月20日启程，飞向离太阳最近的行星——水星，这是人类第三次无人水星探测任务。按计划，它将于2025年抵达水星轨道展开观测。

巴黎时间20日3时45分（北京时间20日9时45分），“比皮科伦坡”由一枚阿丽亚娜5型火箭从法属圭亚那库鲁航天中心发射升空。

探测器“比皮科伦坡”与水星模拟图。

欧洲航天局局长扬·韦尔纳在一份声明中说，这是欧日航天机构的一个“重大里程碑”，并相信未来将获得“许多重大成就”。日本宇宙航空研究开发机构理事长山川宏对发射成功表示祝贺，并认为该任务“将帮助人们更好地理解水星环境，最终还能帮助理解地球乃至整个太阳系的起源”。

水星是太阳系八大行星中距离太阳最近也是最小的一颗行星。科学家们相信，了解水星的构造和组成，对了解地球等类地行星的形成和演化乃至太阳系的起源都很有帮助。

难点

太阳引力作用干扰 高温强光影响观测

水星是太阳系八大行星中距离太阳最近的一颗，这使水星的探测之路充满了艰险。

水星身后是比地球重33万倍的太阳，其巨大的引力作用将对探测器进入水星轨道形成干扰。此外，水星白天太阳直射处温度可高达430摄氏度，夜晚温度则降至零下170摄氏度，昼夜温差达600摄氏度。强烈的太阳光和高温也大幅增加了水星探测器在轨观测难度。

欧洲航天局介绍说，该机构此前深空探测都是前往太阳系内相对寒冷的区域，“比皮科伦坡”任务是首次将探测器送往如此靠近太阳的地方。

人类此前仅有一次成功将探测器送入水星轨道的记录。第一次水星探测任务是1973年发射的美国“水手10”号探测器，它曾3次掠过水星，但一直未能进入水星轨道。2004年，美国又发射“信使”号水星探测器，它于2011年3月成功进入水星轨道，2015年完成使命后撞水星自毁。

据介绍，“比皮科伦坡”要想成功入轨，需要在长达7年的飞行时间里在地球、金星和水星附近进行9次引力控制变轨飞行，这将是行星探测史上变轨次数最多的一次。

为了抵御高温炙烤，“比皮科伦坡”还采用了多层隔热技术，最外层由陶瓷纤维组成，探测器上还配备了高效散热器，以保证科学仪器和电子设备能正常工作。

看点

从立项到发射历时21年探究行星的起源和演化

水星被称为“第二地球”，是外部由岩石构成的直径约4880千米的类地行星，密度和地球几乎相同，其内核被认为是占水星半径四分之三的巨大铁核。

有一种假说认为，水星和地球诞生之初是几乎相同的行星，但是两者踏上了不同的演化之路，因此水星可能蕴含着很多地球诞生之初的信息。通过了解水星的地质信息，或许可以获知行星诞生之谜。

作为第一个进入水星轨道的人类探测器，“信使”号获得许多重要发现，比如它证实了科学家多年的猜测，即水星北极地区贮存着数十亿吨水冰。

“比皮科伦坡”探测任务从立项到发射历时21年。欧洲航天局局长扬·韦尔纳在一份声明中说，这是欧日航天机构的一个“重大里程碑”，并相信未来将获得“许多重大成就”。那么，水星还蕴藏着哪些未解之谜等待“比皮科伦坡”去发现？

据欧洲航天局官网介绍，“比皮科伦坡”的科学目标可以概括为7个方面：以水星为例研究靠近母恒星的行星的起源和演化； 水星的内部结构和组成；水星内部磁场的特性和起源；水星表面的形成过程，包括地表构造、陨石坑、极地沉积状况及火山活动等；水星大气层的成分、起源和动力学；水星外部磁层的构成与动力学；验证爱因斯坦的广义相对论。

日本宇宙航空研究开发机构理事长山川宏认为，“比皮科伦坡”任务“将帮助人们更好地理解水星环境，最终还能帮助理解地球乃至整个太阳系的起源”。

亮点

两个独立探测设备各自入轨协同观测

此次，“比皮科伦坡”探测器携带了两个独立探测设备：由欧航局研发的“水星行星轨道飞行器”，主要用于探测水星的表面和组成；由日本宇宙航空研究开发机构研发的“水星磁层轨道飞行器”，主要负责探测水星的磁场。

2025年底到达水星轨道后，两个探测设备将进入各自轨道，开始协作进行暂定为期一年的数据收集活动。

水星周边强大的太阳风容易影响水星磁场的测定，因此上述两个探测器在两个地点协同观测将可更加精确地测定水星磁场。这两个探测器将首次多角度综合观测水星的磁场、磁气圈、内部和表层，与地球进行比较，弄清行星磁气圈的普遍性和特异性。

日本宇宙航空研究开发机构介绍说，“水星磁层轨道飞行器”搭载有磁力计、等离子体及粒子观测装置等，主要目的是高精度测量水星周边磁场，探索水星磁场的成因，观测水星磁气圈的构造和运动。

而“水星行星轨道飞行器”搭载有激光高度计、加速度计、磁力计等多种观测设备，将主要观测水星重力场、表面地形、矿物、大气成分以及磁场等。

计划行程

2018年10月20日 发射升空

2020年4月13日 掠过地球

2020年10月16日 第一次掠过金星

2021年8月11日 第二次掠过金星

2021年10月2日 第一次掠过水星

2022年6月23日 第二次掠过水星

2023年6月20日 第三次掠过水星

2024年9月5日 第四次掠过水星

2021年12月2日 第五次掠过水星

2025年1月9日 第六次掠过水星

2025年12月5日 抵达水星轨道

2027年5月1日 正常任务结束

2028年5月1日 计划延长任务结束

没有“存在感”的水星

水星是太阳系内除地球外唯一拥有磁场的岩石行星。它距离太阳只有5800万公里，除非有日食，否则在阳光的照耀下通常看不见水星，所以一直以来人们对水星的了解并不多，它几乎没什么“存在感”。

水星表面没有大气的调节，距离太阳又是如此的近；在太阳高温的烘烤之下，水星向阳表面温度甚至可达450℃，背阳表面在夜间可下降到零下180℃，昼夜温差超600℃。

水星外观和月球十分相似。由于水星表面大气稀薄，无法抵御来自宇宙间的陨石，所以在水星表面留下了很多陨石撞击留下的陨石坑。

此外，水星每绕太阳运行两周就绕自己的轴旋转3周。如果人站在水星上的某些地方，可以看到双日落和双日出。而且，水星几乎完全由核组成——地幔和地壳的薄壳围绕着一个巨大的金属球。

为什么选择水星

水星是太阳系中唯一拥有全球性磁场的类地行星。其磁场强度不到地球磁场强度的1%，而且北半球磁场几乎是南半球的三倍。尽管如此，行星磁场围绕在行星周围，将太阳高能粒子屏蔽于其外，有害的太阳射线和其他宇宙射线不能长驱直入，这就为生命的出现和演化创造了条件。

水星不仅仅有磁场，还可能存在水。“信使号”探测器已证实，水星极地的永久阴暗区陨坑深处极大可能存在水冰。这些永久阴暗处不会被炽热的阳光晒烤，也不会遭受超低温的威胁。

水星还有一个最大的优势，那就是充沛的太阳能。太阳能不仅可以给水星基地建设和生产提供能源，还能成为航天器的动力。在地球附近，800米宽的太阳帆将得到约5牛顿的光压力，而到了水星，太阳帆只要400米宽就能得到相同的推力。

虽然水星可能并不适合大规模移民，但做星际旅行加油站还是蛮好的。

两个独立探测设备将围绕各自轨道收集水星数据

●自转周期：约58日

●公转周期：约88日

●地表温度：-180℃到450℃

●大气：非常稀薄，成分包括氧（42％）、钠（29％）、氢（22％）、氦（6％）和微量气体

●卫星：无

图解“比皮科伦坡”

“比皮科伦坡”探测器高6.4米，由几个部分组成，欧洲航天局将其称为是复合“烟囱”。

发射时探测器总重量：约4.1吨

其中①水星磁层轨道飞行器重量：约255千克

②水星磁层轨道遮阳板和界面结构重量：约125千克

③水星行星轨道飞行器重量：约1200千克

④水星传输模块重量：约1100千克

原标题：欧日探测器踏上漫漫“追星路”

“比皮科伦坡”开展人类第三次无人水星探测任务，预计2025年抵达目标轨道

来源|新华社、科技日报、新华网、欧洲航天局网站

图片|欧洲航天局网站

制图|王淼冰

编辑|何欣鸿