8年,60亿英里,9次借力飞行——就为了抵达离太阳最近的那颗行星。欧洲空间局(ESA)和日本宇宙航空研究开发机构(JAXA)联合研制的BepiColombo探测器,终于要开始它的最后一段旅程了。

9月3日,地面控制中心确认:探测器的推进模块已成功与主体分离。这标志着这项联合任务进入了最终阶段。从探测器传回的信号显示,一切顺利。

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一个科学家的名字,和一场不太顺的旅程

BepiColombo这个名字,来自一位意大利科学家——他提出了"引力弹弓"技术,也就是今天行星际旅行赖以成立的那套借力方法。以他命名,多少有点致敬的意味:这台探测器自己,就是靠这套方法一路走过来的。

但它原本不用走这么久。按照最初的计划,BepiColombo应该在去年就抵达水星。问题出在推进系统上——推进器发生故障后,探测器不得不改变航线,以便在功率降低的情况下仍能抵达目标。代价是:抵达时间被推迟了将近一年。

于是就有了现在这个数字:8年。从发射到现在,它已经在太空里飞了8年,距离地球超过2亿公里

水星,难的不是"去",是"停"

水星是离太阳最近的行星,这个位置让它成了太阳系里最难抵达的目标之一。原因说起来有点反直觉。

当一艘飞船朝着太阳系中心飞去时,它本质上是在从地球"掉"向太阳——太阳的引力比地球大得多,所以这段路是顺水推舟,不难。难的是别一直掉下去。要抵达水星,需要的燃料不是为了飞过去,而是为了踩刹车。

飞船也可以借其他行星的引力来减速,但这意味着要走一条更绕的路,在天体之间来回穿梭。到目前为止,BepiColombo已经飞了大约60亿英里(99亿公里),途中绕过地球1次、金星2次、水星6次,总共完成了9次引力借力机动,就为了把速度控制在合适的范围内。

水星此前只被探测过两次,两次都是NASA的探测器。BepiColombo是第三次。

白天430度,夜里零下180度

抵达水星只是第一步,在那里活下来是另一回事。

因为离太阳太近,水星表面可以热到800华氏度以上,约430摄氏度。而这颗小行星几乎没有大气层,到了夜间,温度会跌到零下290华氏度,约零下180摄氏度。BepiColombo要扛住的不只是这两个极端,还有它们之间每天的来回切换。

一分为二:两台探测器,分工不同

进入位置后,BepiColombo会分成两个独立的探测器:

  • 水星行星轨道器(MPO):研究水星表面和内部结构
  • 水星磁层轨道器(代号"Mio"):调查水星的磁场和稀薄大气

这是人类第一次让多台探测器同时环绕水星运行。目标很明确:单台探测器能拍到的画面有限,多台协同,才能拼出一张更完整的图。

Mio会进入一个较高的椭圆轨道,轨道方向穿过水星两极。MPO则会进一步降低高度,按计划在2027年3月抵达最终轨道。

但即便两台探测器都就位了,全面观测也不会立刻开始。它们还需要完成一系列程序——比如展开Mio的关键部件遮阳罩——之后才能开展科学观测。按计划,科学观测将于2027年4月启动。

它们想回答什么问题

关于水星,未知的东西还有很多。两台探测器要尝试回答的几个关键问题包括:

  • 为什么水星的铁核相对于它的体积来说异常巨大?
  • 在极地永久阴影的陨石坑里,为什么会有冰存在——尽管周围酷热难当?
  • 为什么它是除地球之外,唯一拥有自身磁场的岩石行星?
  • 水星表面那些被称为"hollows"的神秘凹陷,本质到底是什么?

这些问题的答案,预计会为理解包括地球在内的类地行星如何在太阳系中形成和演化,提供关键线索。

天体物理学家还计划利用这次任务传回的精确轨道数据,来检验爱因斯坦的广义相对论。原因也很直接:水星离太阳足够近,是验证时空引力扭曲的理想试验场。

接下来会发生什么

推进模块分离完成,意味着BepiColombo已经进入最后阶段,开始向水星低轨道下降。从发射到真正开始干活,这台探测器用了8年多。而它要回答的那些问题,关于水星,也关于地球自己是怎么来的——还得再等一段时间。