當(dāng)?shù)貢r(shí)間10月15日，英國(guó)倫敦，倫敦科學(xué)博物館展出的實(shí)物大小的“比皮科倫坡”模型。
作為內(nèi)太陽(yáng)系離太陽(yáng)最近、最小的行星，水星承載著太多奧秘。直至今日，水星的地理環(huán)境、地表組成、內(nèi)部結(jié)構(gòu)等對(duì)人類而言依然是個(gè)謎。水星是否有水，是否可能存在生命吸引著人類不斷探索。
北京時(shí)間10月20日9時(shí)45分，帶著這些未解之謎，由歐洲航天局（ESA）和日本宇宙航空研究開(kāi)發(fā)機(jī)構(gòu)（JAXA）聯(lián)合進(jìn)行的水星探測(cè)任務(wù)“比皮科倫坡”（BepiColombo）將發(fā)射升空。據(jù)介紹，這是歐洲首個(gè)水星探測(cè)任務(wù)，也是人類第三個(gè)探訪水星的任務(wù)。
“比皮科倫坡”預(yù)計(jì)經(jīng)過(guò)7年飛行，于2025年抵達(dá)水星。屆時(shí)，探測(cè)器將分離為兩艘獨(dú)立飛行器，分別為“水星行星軌道器”（MPO）和“水星磁層軌道器”（MIO），執(zhí)行各自的探測(cè)任務(wù)。
中國(guó)航天科工二院研究員楊宇光稱，水星是顆類地行星，探測(cè)水星對(duì)人們了解太陽(yáng)系的歷史、了解地球的歷史具有重要意義。
1 釋疑
水星探測(cè)面臨哪些困難？
水星是八大行星中離太陽(yáng)最近的一顆行星，其體積、質(zhì)量也相對(duì)較小，此前僅有兩個(gè)探測(cè)器接近過(guò)水星，而真正進(jìn)入水星軌道的僅一個(gè)。
第一個(gè)接近水星的探測(cè)器是美國(guó)航天航空局（NASA）1973年發(fā)射的“水手10號(hào)”（Mariner 10）探測(cè)器。1974-1975年間，“水手10號(hào)”3次飛掠水星，但一直未能進(jìn)入水星軌道。第二個(gè)則是NASA于2004年發(fā)射的“信使號(hào)”（MESSENGER）探測(cè)器，該探測(cè)器在2008-2009年間3次飛掠水星，最后于2011年3月進(jìn)入水星軌道——這也是第一個(gè)進(jìn)入水星軌道的探測(cè)器。
相比其他行星，對(duì)于水星的探索顯然相對(duì)較少。這是為何？
據(jù)《自然》雜志報(bào)道，水星位于太陽(yáng)重力井深處，要到達(dá)水星，宇宙飛船必須失去地球軌道運(yùn)動(dòng)賦予它的大部分動(dòng)量，這使得水星探測(cè)的技術(shù)難度異常巨大。與此同時(shí)，宇宙飛船還必須避免過(guò)沖導(dǎo)致偏離軌道，這需要非常長(zhǎng)的時(shí)間和比前往火星多8倍的能量。
其次，水星的太陽(yáng)輻射是地球近外太空的十倍，同時(shí)該行星幾乎沒(méi)有大氣層，表面溫度最高可達(dá)400攝氏度?！靶攀固?hào)”水星探測(cè)任務(wù)的科學(xué)家肖恩·所羅門稱，航天器從未在離太陽(yáng)這么近的地方呆這么久。
中國(guó)航天科工二院研究員楊宇光解釋，水星觀測(cè)非常難，不管是肉眼還是天文觀測(cè)。水星距太陽(yáng)過(guò)近，且每88個(gè)地球日繞行太陽(yáng)一周，使得其數(shù)據(jù)傳輸變得非常困難。
這些因素都導(dǎo)致水星成為太陽(yáng)系內(nèi)部行星中探索最少的一個(gè)。
2 釋疑
探測(cè)器將執(zhí)行哪些任務(wù)？
據(jù)歐洲航天局網(wǎng)站介紹，“比皮科倫坡”將于當(dāng)?shù)貢r(shí)間19日晚10時(shí)45分從位于南美法屬圭亞那的庫(kù)魯航天基地，由“阿麗亞娜-5”（Ariane 5）大型火箭發(fā)射升空。
“比皮科倫坡”將耗時(shí)7年于2025年12月5日抵達(dá)水星軌道，期間1次飛掠地球、2次飛掠金星、6次飛掠水星，總距離達(dá)90億公里，最高速度可達(dá)60公里每秒，最遠(yuǎn)距離地球2.4億公里。此外，探測(cè)器將經(jīng)歷零下180攝氏度的低溫到近450攝氏度的高溫。
到達(dá)水星軌道后，“比皮科倫坡”將釋放出兩個(gè)探測(cè)器，分別是歐洲航天局的水星行星探測(cè)器（MPO）和日本宇宙航空研究開(kāi)發(fā)機(jī)構(gòu)的水星磁層探測(cè)器（MIO）。兩個(gè)探測(cè)器各有側(cè)重，進(jìn)行為期2年的探測(cè)任務(wù)。
據(jù)JAXA網(wǎng)站，MIO的主要目的是解讀水星的磁場(chǎng)和磁層，MPO的主要任務(wù)則是觀察水星的表面環(huán)境以及內(nèi)核組成等。ESA將負(fù)責(zé)“比皮科倫坡”的發(fā)射、進(jìn)入軌道，以及MPO探測(cè)器的運(yùn)作。JAXA負(fù)責(zé)MIO探測(cè)器的控制運(yùn)行。
據(jù)英國(guó)《自然》雜志，MPO包含11個(gè)組件，主要負(fù)責(zé)研究水星本身。MPO主要使用攝像機(jī)、高度計(jì)、放射線等設(shè)備對(duì)水星進(jìn)行“掃描”，探索水星地表環(huán)境和地殼化學(xué)成分，并對(duì)水星的引力場(chǎng)進(jìn)行研究。
水星是密度僅次于地球的行星，有一個(gè)巨大的鐵核。據(jù)太空網(wǎng)（space），水星的鐵核約3600-3800公里寬，而其外殼厚度僅500-600公里。這一點(diǎn)一直以來(lái)也讓科學(xué)家們困惑不已。
由日本方面主要負(fù)責(zé)的MIO則包含5個(gè)組件，主要圍繞水星的磁層以及其與太陽(yáng)風(fēng)的互相作用等進(jìn)行研究。日本于2003年加入歐洲航空局的這一水星探測(cè)任務(wù)，主要目的就是研究行星的磁層。JAXA負(fù)責(zé)MIO的日本科學(xué)家村上豪稱，“火星和金星沒(méi)有磁場(chǎng)，所以目標(biāo)是水星”。
據(jù)日本共同社，日本磁力觀測(cè)具有較大優(yōu)勢(shì)，此次MIO探測(cè)器若能順利到達(dá)，將為推動(dòng)水星探測(cè)作出重要貢獻(xiàn)。
預(yù)測(cè)
“比皮科倫坡”或解鎖5大謎團(tuán)
“比皮科倫坡”的名字來(lái)自意大利天體物理學(xué)家Guiseppe Bepi Colombo。他曾參與NASA“水手10號(hào)”水星探測(cè)任務(wù)的研究，此后更是得出水星借助地球、金星和水星引力輾轉(zhuǎn)飛行路線的計(jì)算方法。
據(jù)美國(guó)《科學(xué)》雜志，ESA和NASA的水星探測(cè)任務(wù)都在上世紀(jì)90年代通過(guò)，但耗資4.51億美元的“信使號(hào)”2004年已發(fā)射，更具雄心、耗資高達(dá)16億歐元的“比皮科倫坡”多次被耽擱，一直未能成行。
經(jīng)過(guò)二十余年努力，“比皮科倫坡”終于即將發(fā)射。參加“比皮科倫坡”研究近15年的ESA地球物理學(xué)家約翰尼斯·本克霍夫稱，“這是一個(gè)重要的時(shí)刻，（水星探測(cè)）終于要成真了”。
那么，雄心勃勃的水星探測(cè)任務(wù)可能解鎖哪些水星奧秘？
2015年以撞擊水星結(jié)束使命的“信使號(hào)”給人們帶來(lái)更多水星信息的同時(shí)，也帶來(lái)了更多謎題，包括水星磁場(chǎng)、厚實(shí)鐵核以及充滿冰塊的隕石坑。
美國(guó)《福布斯》雜志總結(jié)了歐日水星探測(cè)器可能解鎖的五個(gè)奧秘。
一是水星兩極水冰之謎。水星雖然是距離太陽(yáng)最近的行星，但其兩極巨大的環(huán)形山內(nèi)側(cè)隕石坑卻永遠(yuǎn)照不到陽(yáng)光。許多科學(xué)家認(rèn)為，水星兩極存在水冰。但水星上是否真的有冰，卻一直是未解之謎。
二是水星凹坑之謎。NASA“信使號(hào)”探測(cè)器在水星表面發(fā)現(xiàn)一些奇怪的凹坑，這些凹坑如何形成，與火山撞擊有何關(guān)系亟待探索。
三是水星磁場(chǎng)之謎。最早探訪水星的“水手10號(hào)”發(fā)現(xiàn)了水星的磁場(chǎng)，但磁場(chǎng)的起源、其具體的變化情況及影響卻一直沒(méi)能得到深入觀測(cè)。
四是水星表面成分之謎。據(jù)美國(guó)《科學(xué)》雜志，NASA“信使號(hào)”探測(cè)器曾發(fā)現(xiàn)水星表面含有許多揮發(fā)性元素，如硫、鈉、鉀、氯等。了解這些揮發(fā)性元素的形成，對(duì)于了解水星的演變歷程有重要意義。
五是水星的形成與巨大的鐵核之謎。水星的高密度源于其內(nèi)核巨大的鐵核，鐵核如何形成至今依然是個(gè)謎。
帶著對(duì)這些奧秘的探索，歐日聯(lián)合研究的“比皮科倫坡”即將升空。