“信使号”探测器探测水星艺术构想图 |
离开地球十载多,水星探测器“信使号” (MESSENGER)即将撞击火星。“信使号”即将耗尽燃料,于4月30日(美国时间)骤降到水星表面,虽然会离开地球观察者的视野,但科学家会与其保持联系,不断收集相关数据,尤其是研究撞击出来的“坑洞”所带来的新信息、新意义,以此加深对水星等天体的认识。
水星是太阳系八大行星中最小的一颗,也是距离太阳最近(仅5790万公里)的一颗。不同于其他已被研究和拍照的行星,人类对水星的了解到目前为止仍是知之甚少。
1974年3月到1975年3月之间,美国国家航空航天局(NASA)的“水手10号”探测器已经对水星进行了三次“飞越”探测,但它不得不等了30年,才于2008年1月迎来了“信使号”的造访。
“节能”模范
“信使号”探测器于2004年8月3日升空,重量507.9千克,1.42米高,1.85米宽,1.27米长,由两个砷化镓太阳能帆板和一块镍氢电池提供动力。它携带了一系列科学仪器来绘制水星表面地图、磁场,探测大气中的气体、地壳中的各种元素。
“信使号”发射后,曾于2005年飞越过一次地球,于2006年和2007年两次飞越金星,在2008年和2009年三次飞越水星。尽管增加了飞行的时间和距离,这种多次飞越还是最大程度地降低了所需燃料。但是水星的大气太稀薄了,在地球引力的协助下,金星和水星提供了必要的减速,让它能够在进入水星椭圆轨道的时候再开启火箭引擎。
据说,这种进入轨道的方式能最大程度地减少燃料的消耗,并允许探测器在穿越太阳和水星之后能够有足够的时间冷却下来。此外,它还能在不同距离测量太阳风的影响以及水星的磁场,同样还能捕获水星表面和外逸层的特写影像。
在飞行了79亿公里后,“信使号”于2011年3月18日进入水星轨道,同年3月24日,科学仪器开始工作,3月29日第一张从轨道上空拍摄的水星图像传回地球。
“发现”之旅
“信使号”在2008年和2009年飞越水星时,确认了先前“水手10号”的判断——水星内部有一个磁场,且磁场如同一个大的磁棒,与水星自转轴呈5度倾角。
“信使号”在2008年初次飞越时还有一个意外发现,在水星稀薄的大气层里竟然蕴含着大量的水。更令人难以置信的是,它发现了水星表面过去火山活跃的证据。
2012年11月,NASA宣布在水星极地同时发现了水冰和含碳焦油状有机化合物分子的证据,在这些地区,最深的火山口内部温度通常能达到零下200摄氏度。这一证据表明,水星像地球一样,在太阳系形成初期,也被富含水的彗星和矿物丰富的小行星撞击过。
能者多“劳”
最初的任务持续了一年,接下来“信使号”又被“指派”观察和预测2012年太阳极大期。太阳极大期是太阳11年活动周期中,太阳黑子、耀斑和日冕数量呈现最高值的时候。这些太阳活动的主要指标,“信使号”首当其冲能够获得有关太阳活动增加所带来的影响的信息。
2013年11月,“信使号”又成为几个用来观察并拍摄彗星2P/恩克和彗星C/2012 S1的探测器之一。
另一项拓展任务原计划持续到今年3月,具体是对盛满冰块的撞击坑和水星北极的地貌拍摄特写照片。
目前,我们已经从“信使号”拍摄的成千上万张图像中获得了水星的高分辨率图像,但对它仍知之甚少。
撞星取义
在完成将近11年的任务后,“信使号”小型探测器即将撞击水星表面,即使在那一瞬间,相关数据也会被收集起来,被探测器撞击出来的“坑洞”也会提供新的信息。NASA的科学家将会持续搜集数据,直到“信使号”最终“屈服”于水星的引力,不能工作为止。
另一方面, 欧空局计划于2017年1月27日发射另一个水星探测器“贝皮·科伦布”。这是欧空局与日本航空航天局(JAXA)的联合项目,它将于2024年1月进入水星轨道,由水星传输模块(MTM)携带着两个单独的轨道器,一个是由欧空局运作的水星轨道器(MPO);另一个是日空局设计的水星磁层轨道器(MMO)。它们的一个重要任务就是观察由“信使号”撞击出的类似火山口的“坑洞”。科学家会检查这个新鲜的坑洞以确认空间风化过程的影响,特别是辐射和微小陨石撞击后的侵蚀效果。
(科技日报北京4月30日电)