欧洲航天局 (ESA) 将向地球发射 BepiColombo 任务从它的太空港10 月 20 日,法属圭亚那库鲁赤道附近。
我参与这次任务意味着我将焦急地关注整个旅程,因为飞船将进行一系列棘手的操作,最终于 2025 年最终接近水星。
此次任务是在一群科学家首次向 ESA 提议向水星发射探测器 25 年前,也是在 ESA 批准该项目作为“基石”任务 18 年后。
这是世界级的、科学上卓越的任务,需要重大的新技术开发。欧空局之前的基石任务包括罗塞塔彗星任务和丽莎探路者 天文台。
但为什么是水星呢?
这是一颗令人费解的星球。 NASA 的信使号轨道飞行器 (2011-2015) 揭晓很多原因为什么科学家们热衷于更多地了解它。
其中包括行星异常大的核心——我们不知道为什么它仍然处于熔融状态并且能够产生磁场,这与地球不同或者。
另一个谜团是其表面存在大量(基本上未识别的)挥发性物质。这些不应该被纳入到像现在的水星这样离太阳如此近的行星中。
火箭科学
贝皮科伦坡号绕地球运行三天进行检查后的初始路线将是围绕太阳的椭圆轨道。首先将其带入地球轨道。
但到了2019年初,它将在一年中的大部分时间里穿越到它之外。然后它将移回内部,然后在 2020 年 4 月非常接近地球。
(欧空局)
到时候就会做出一个“重力辅助”飞越– 利用地球引力向内向金星摆动。当它在 2020 年到达金星时,还将在重力辅助下飞越金星,随后在 2021 年再次飞越金星,将其送向水星。
然后,在 2021 年至 2025 年期间将进行六次类似的水星飞越,以确保航天器最终以足够慢的速度接近其目标,以便在 2025 年 12 月被捕获进入围绕它的轨道。
上面动画中显示的每次飞越都必须完美执行。事情可能会出错,尤其是在发射期间,但我对欧空局的能力有足够的信心飞行控制小组在德国达姆施塔特。
堆叠的航天器
该使命的命名是为了纪念朱塞佩 (Bepi) 科伦坡第一个提出利用重力辅助飞越航天器的公司是欧空局和日本宇宙航空研究开发机构的合资企业。
堆叠的航天器携带两个轨道飞行器。 ESA 是一个两米长的单元,质量超过一吨,被称为水星行星轨道飞行器,MPO。
我怀疑当它开始绕水星运行后,它将继承 BepiColombo 的名字,或者可能只是 Bepi。日本的轨道飞行器较小,其质量约为欧空局轨道飞行器的四分之一。
最初称为水星磁层轨道飞行器 (MMO),于 6 月被命名为授予澪这个名字,在日语中带有安全航行的含义。在前往水星的巡航过程中,Mio 将被安置在遮阳罩内,并连接到欧洲轨道飞行器的一侧。
(ESA/ATG 媒体实验室)
轨道飞行器的另一侧是水星转移舱,MTM。它由欧空局运营,提供推进力,将堆叠的航天器一路送至水星轨道。
它有一个 7.5 米长的太阳能电池板“翅膀”,其作用是将阳光转化为电能为其“离子驱动器”提供动力。
这是一种推进装置,通过加速带正电的氙气(通过剥离其原子的电子)来产生推力。该技术可以提供每质量燃料的推力更大比传统的化学火箭。
太阳巨大的引力意味着进入水星周围的稳定轨道需要的能量比将同样的航天器发送到更遥远的冥王星所需的能量还要多。
因此,离子驱动器将以相当于巡航持续时间一半的间隔运行,主要是为了减慢航天器的速度。
不幸的是,组合航天器的堆叠配置阻碍了其在行星飞越期间进行科学研究的能力。将收集一些科学数据,但我们在飞越期间可能获得的最佳照片将来自安装在 MTM 上的自拍摄像头。
抵达水星
2025 年 12 月下旬抵达水星后,转移舱将被分离。 Mio 以每分钟 15 转的速度旋转以保持稳定,然后将被释放到围绕水星的强椭圆轨道上。
一旦发生这种情况,JAXA 将接管 Mio 的业务,并指导其完成研究行星磁场和相关空间环境的任务。
然后,欧空局的轨道飞行器将抛弃最后的障碍——遮阳罩,并使用自己的化学推进器来实现围绕水星的更近、更圆形的轨道。
在那里,它将使用各种相机和其他仪器来研究地球表面。与较小且不太复杂的信使号相比,这应该更详细地确定成分和地质历史。
轨道飞行器还将携带一个磁力计,这样它和 Mio 就能够同时报告两个地方的磁力状况——这对于深空任务来说是一个重要的首次,它应该让我们了解扰动穿过地球磁场的速度。
想到贝比科伦坡可能会在短短几年内改变我们对水星的认识,真是令人兴奋。从 10 月 23 日起,在等待的同时,您将能够聆听一些优美、令人回味的音乐,这些音乐是地球启发的,作为地球的一部分。行星2018项目。
这是为了纪念古斯塔夫·霍尔斯特的行星组曲一百周年而设立的,音乐的灵感来自行星科学。