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世界第一颗水星探测卫星“信使”号进入水星轨道探秘

世界第一颗水星探测卫星“信使”号于3月18日顺利进入水星轨道,将于3月29日从水星轨道传回首张图片,并从4月4日起,正式对水星展开观测。

  今年3月18日,飞行了6年半的美国“信使”号水星探测器,经过15分钟的近水星制动顺利进入水星轨道,成为世界第一颗水星探测卫星。它将对水星进行为期1年的科学考察,可能会揭示距太阳最近、被太阳炙烤的水星为何具有太阳系中最大的行星密度,以及在水星两极阴暗的环形山中是否有冰存在。这是30年来人类探测器首次对水星进行全面的环绕探测。

  “信使”号将于3月29日从水星轨道传回首张图片,并从4月4日起,正式对水星展开观测,以确定水星表面成分,探测水星的神秘磁场及水星极地区域永久阴影部分是否存在冰。它最终运行在近水星距离200千米、远水星距离15193千米、周期12小时、倾角80°的水星轨道。

  耗资4.46亿美元的美国“信使”号由约翰·霍普金斯大学应用物理实验室设计制造并负责运行和管理, 2004年8月3日由“德尔他”2号火箭发射升空,发射质量1100千克,其中主体结构和科学仪器约500千克(其余为燃料),体积与大型办公桌相近。

  作为太阳系最深处的行星,水星轨道平均距离太阳5800万千米。由于水星非常接近太阳,在向水星进军的过程中,“信使”号面临的最大障碍是太阳的巨大引力和高温。水星上太阳的亮度比在地球上高出多达11倍,表面温度可达到450℃,所以设计“信使”号的关键是如何应对水星的高热环境。为克服高温影响,“信使”号配备了由钛材料制成的大型遮阳罩,它安装在探测器前端,使其自身具备抗热性和高阳光反射性。为克服引力影响,“信使”号此前已多次近距离飞掠地球、金星和水星,实现持续缓慢减速。

  其热控分系统主要采用由大约2.7米长、2.4米宽、6毫米厚的耐高温陶瓷材料制成的遮阳罩来遮护,能够完全有效地阻挡太阳辐射。它像个盾牌,装在向阳的一面,以经受900℃以上的高温。当探测器接近太阳时,遮阳罩的温度可达到371℃,而探测器的温度可保持20℃常温。探测器上多数电子设备都在背阳的一面,并放置在接近室温的空间内。遮阳罩的设计者巴齐特尔向自己的母亲求教了缝纫技巧后,用特殊工具把新研制出来的陶瓷隔热片切割成小块,再用包有聚四氟乙烯绝缘材料的玻璃丝把一块块隔热片缝合成遮阳罩。

  除了独具特色的遮阳罩,“信使”号还有许多引人注目的特点。例如,它的两翼就像两面镜子,人们甚至可以对着它们梳妆打扮。两翼由数千个小“镜子”组成,其中三分之二的“镜子”用于反射水星附近的强烈阳光,剩下的“镜子”用于将阳光转化成电能。“信使”号内部有许多和电子仪器相连的排热管,一直通到飞行器外表。排热管一般情况下都会打开,向外排放电子仪器工作中释放的热量。当“信使”号飞到水星和太阳之间的位置时,这些排热管会关闭,防止太阳释放的热量侵入探测器内部。

  “信使”号在过去6年半中,飞越地球1次、飞越金星2次、飞越水星3次,最终进入环水星轨道,共飞行了79亿千米,相当于环绕太阳15圈,是名副其实的“马拉松好手”。它也是“短跑天才”,因为它的飞行速度相当于美国航天飞机的5倍,达到13.6万千米/时。其发射速度接近航天器的最高速度,为22.5万千米/时。在3次飞越水星的过程中,“信使”号对水星全球进行了拍照,成功地观测到了水星表面火山喷发、磁暴以及太阳风等自然现象的场景,并对其表面成分、大气成分和磁层进行了测量,所获数据对此后持续一年的环水星轨道的科学考察有重要意义。美国国家航空航天局希望在“信使”号绕水星飞行的一年时间里,完成对水星架构的研究、绘制水星表面的地图和磁场分布图、在水星表面的阴影处寻找冰存在的证据等等科学任务。

  “信使”号探测器并未携带足够的燃料返回地球,因此最终它将螺旋式地碰撞在水星表面,在水星表面形成一个陨坑。

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