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为什么水星离地球很近,却是最难探访的行星

来源:水星 时间:2025/4/27
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尽管人们普遍说更像地球的行星是火星,但离地球最近的行星是金星,因为它距离地球最近点只有万公里。那么距离地球第二近的地方是火星吗?地球和火星之间的最短距离有万公里,而地球和水星的最近距离有万公里,所以可以说火星是离地球第二近的行星。但这种情况每26个月才发生一次,在大多数时候,火星离地球比水星还远。

当人类开始用航天器探索太阳系的行星时,第一个被访问的行星是年的金星,随后是年的火星和年的木星。我们不得不等到年,水手10号太空探测器才能第一次访问水星。随后,在接下来的几年里,年、年、年、年、年以及最近的年,数个太空探测器被派往研究太阳系更远的行星。目前已经启动了数个探索火星和外行星的任务,甚至是研究小行星和遥远的彗星的任务。

但是水星在30年内没有接受过一次任务。水手号探测器仅成功飞越水星3次,在这3次飞越期间,它仅成功绘制了水星表面40%的地图。科学家们对继续研究这颗行星非常感兴趣,因为它对科学研究很有吸引力。而他们没有派出更多的探测器来研究这颗行星的原因是,它是所有行星中最具挑战性的,水星是最难以访问的星球。水星这么难造访的原因可以分为2个:温度和速度。

让我们从温度开始。水星是离太阳最近的行星,这已经不是什么秘密了。因此,其表面的温度通常会达到C。对于任何太空探测器的电路和组件来说,这些温度都非常高,因此被送往离太阳最近的行星的飞船必须配备保护板,以保护设备免受灼热的温度的影响。这些面板通常只放置在飞船的一侧,在通信天线的帮助下,这些面板始终指向太阳以保护飞船上的仪器。

其次,我们有一个最关键的原因是很难将飞船送到水星。众所周知,所有有质量的物体都会施加引力,将其他较小的物体吸引过来。太阳是整个太阳系中质量最大的天体,这意味着当飞船接近太阳时,速度会越来越快,直到它们变得难以控制。这是导致太阳附近空间探测器丢失的最大问题之一。

只用火箭操纵这样一艘加速的飞船是一项具有挑战性的任务,因为通常太空探测器不携带那么多燃料。工程师们总是会尽量保持航天器的轻巧,因为飞船的重量越重,从地面起飞所需的燃料就越多,任务将越昂贵。太空探测器中放置的燃料越多,放置科学仪器的空间就越少。然而,在长达30年的漫长岁月里,科学家和工程师们一直没有找到方法,让一个燃料很少的探测器能够如此快速地到达水星。

在年,麻省理工学院核物理专业毕业生、科学家Chen-wanYen提出了一种利用当时可用的技术到达水星的方法。利用他在轨道力学方面的知识,他开发了一条非常特殊的路线,在这条路线上航天器会穿越数个行星,飞行很长的距离,足以减慢它的速度,只需很少的燃料就可以被水星的引力捕获。

Chen-wanYen的新路线不是直接向水星发送航天器,而是绘制了一条更长的路径,在该路径中航天器必须绕太阳运行约15圈才能到达水星的轨道。负责执行这项复杂任务的探测器将是信使号太空探测器,为了实现这一壮举,航天器将利用地球、金星和水星的引力辅助。穿过地球一次、金星两次、水星3次。随着每一次飞越,信使号相对于太阳的平均速度会逐渐增加,但航天器相对于水星的速度会降低。一旦信使号以合适的速度接近水星,它就可以启动其主引擎,足以被行星的引力捕获并开始绕水星运行。

信使号是一款相对较小的探测器,于年8月3日发射,宽度仅为1.3米,重量刚刚超过一吨。探测器有一个推进剂推进器,以帮助它控制它的方向。还有保护设备免受高温的隔热罩和两个太阳能电池板,出乎意料的是,科学家们将它们用作太阳帆,由于太阳风的作用,这有助于降低航天器的速度。

信使号的所有轨道都正确运行,没有出现很多复杂情况,经过地球、金星,最后3次接近水星,直到年3月11日它被水星的重力捕获。一旦信使号到达水星,它就开始执行偏心轨道,在离水星公里和公里之间交替运行。在接下来的四年里,信使号探测器发送数千张水星表面的照片,提供必要的信息,帮助我们了解这颗行星的化学成分、它的表面地理和它的内部结构。最终,在年4月30日,信使号探测器的燃料耗尽,负责该任务的科学家决定将这艘船撞向水星。

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