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欧洲和日本将启动水星探测任务,采用堆叠航

来源:水星 时间:2022/8/11
北京市中科医院 http://m.39.net/pf/a_4620139.html

10月20日,欧洲航天局(ESA)将从位于法属圭亚那库鲁赤道附近的空间站向水星发射BepiColombo任务。

25年前,一组科学家首次向欧空局提议向水星发射探测器,18年前,欧空局批准该项目为“基石”任务。

这是世界一流、科学卓越的使命,需要重大的新技术开发。前ESA基石任务包括罗塞塔彗星任务和丽莎探路者引力波天文台。

但是为什么选择水星呢?

这是一个令人困惑的星球。NASA的信使轨道器(-)揭示了科学家热衷于更多地了解它的许多原因。

这些包括行星异常大的核心——我们不知道为什么它仍然熔融,并能够产生磁场,不像火星或金星。

另一个谜是表面上大量的(未知的)挥发性物质。这些不应该存在于一个这样如此接近太阳的行星。

火箭科学

在地球轨道运行三天之后,贝克洛姆博的初始航向将是围绕太阳的椭圆轨道。这将从地球轨道内部开始。

但在年初,它将在今年大部分时间内穿越它。然后它会在年4月到达地球之前返回。

那时,它将使“重力辅助”飞越——利用地球引力向内向着金星摆动。当金星在年到达那里时,还会有一次重力辅助飞越,年又将从金星飞往水星。

然后,将在-年进行一系列六次类似的飞行,这需要确保飞船最终以足够慢的速度接近目标,从而在年12月被捕获到围绕它的轨道上。

堆叠航天器

这个任务是为了纪念朱塞佩(Bepi)科伦坡而命名的,他首先提出了航天器的重力辅助飞行,它是欧空局和日本同行JAXA之间的合资企业。

堆叠的航天器载有两个轨道飞行器。ESA的航天器是一个两米长的单位,集结超过一吨,被称为水星行星轨道器。

我怀疑在它开始绕水星轨道飞行之后,它将继承BepiColombo的名字。日本轨道飞行器较小,其质量约为ESA轨道飞行器的四分之一。

最初被称为水星磁层轨道器,MMO,在六月它被授予名称Mio,它在日语中带有安全导航的含义。在巡航水星期间,Mio将被安置在太阳盾内,并附在欧洲轨道飞行器的一侧。

在轨道的另一边是汞传递模块,MTM。这是由ESA操作的,并提供推进,以堆叠航天器一直到其水星轨道。

它有一个7.5米长的“翼”太阳能板,其工作是把阳光转换成电能来驱动它的“离子驱动”。

这是一个推进装置,通过加速已带正电荷的氙气(通过剥离其原子中的电子)产生推力。这种技术可以实现每质量燃料提供比传统的化学火箭更大的推力。

太阳的巨大引力意味着进入围绕水星的稳定轨道所需的能量要比将同一艘宇宙飞船送往远得多的冥王星所需的能量要多。

正因为如此,离子驱动器将有大约一半的巡航时间需要人工操作,主要是为了减慢航天器的速度。

不幸的是,组合航天器的堆叠结构妨碍了它在行星飞行期间进行科学研究的能力。我们将收集一些科学数据,但我们在飞越期间可能得到最好的照片。

抵达水星

在年12月底抵达水星时,转移模块将被分离。MIO以每分钟15转的速度旋转,然后被释放到一个强的椭圆轨道上。

一旦这种情况发生,JAXA将接管Mio操作,并指导它完成研究地球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遮阳板,这是其最后一个障碍,并使用自己的化学推进器来实现围绕水星的更接近、更圆的轨道。

从那里,它将通过使用各种相机和其他仪器来研究行星表面。这应该比小而不复杂的信使航天器更详细地记录组成和地质历史。

轨道器还将携带一个磁力计,这样它和MIO将能够同时报告两个地方的磁力状况——这是深空任务的重要第一步,它应该教我们扰动通过地球磁场的速度。

令人兴奋的是,BebiColombo可能会在几年内改变我们对水星的了解。

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