信使号水星探测器_信使号再次飞探水星

　　6月2日，美国航宇局科学家发布消息说，根据信使号航天器两次飞掠水星所进行的探测，太阳风可能是水星大气层不断得到物质补充的重要原因。这再次引起了人们对信使号飞掠水星的关注。信使号是美国于2004年8月3日发射的水星探测器，虽然至今尚未进人环绕水星的轨道运行，但已两次近距离飞掠水星，先后对水星进行了短时探测，并获得了一批重要成果。
　　
　　即将全面考察水星
　　
　　信使号将于今年9月29日第三次飞掠水星，在地面测控中心的管理下，最后将于2011年3月18日进入一条短半径为201千米、长半径为15000千米的椭圆轨道绕水星运行，绕行一周为12小时，它将成为水星的第一颗人造卫星，故能对水星整个表面进行拍摄、测绘和遥感考察，获得的探测资料要比水手10号丰富得多。
　　在执行任务期间，信使号传回地面的大量照片将能制作整个水星表面的高分辨率的彩图，通过激光高度计提供的数据资料将能绘制水星表面的三维图像，磁力计的探测结果有可能解开水星的磁场之谜，4种分光仪的测量能够给出水星空间及其表面的确切元素比例和表面岩石的组成，还能判断水星是否真的有冰存在。鉴于水星自转轴几乎垂直公转轨道面，它两极地区的环形山底部永远见不到太阳，加之水星大气稀薄，不能像地球一样将赤道热量带到两极，故而科学家们推测那里冷得足以让水冻结成冰。1991年天文学家们用地面射电望远镜向水星发射了电波，发现其南北极环形山底部有类似冰质的反射雷达波。是否确有水冰，信使号应能提供更为准确的资料。总之，信使号将对水星物理特征、化学组成、空间环境进行广泛搜索，其发现不仅有助于进一步了解水星，而且能够解释地球的形成成因。
　　由于水星上的太阳光比地球阳光强约11倍，信使号进入绕水星的轨道运行后将经受高温考验。为了保证它能完成为时12个月的探测任务，给其携载的科学仪器都安装了隔热层。科学家们希望它能不辱使命，顺利实现预定的目标，以深化人类对水星的认识。
　　在信使号之后，日本和欧空局也将于近几年先后向水星发射航天器，对这个神秘的天体继续进行探测。
　　
　　信使号的飞行路线
　　
　　相对火星和金星的探测来说，水星显得冷清得多。正因如此，人们一直很关心下一步对水星的航天探测。1997年4月，美国航宇局决定研制一个名为赫米斯的航天器，准备于21世纪初发射到环绕水星的轨道，对水星开展多方面的探测工作。后来该航天器更名为信使号，其全名为水星表面、空间环境、地质化学与测距宇宙飞船。
　　本来美国航宇局安排于2004年7月发射信使号，但由于此前德尔它II型火箭出现故障，故而不得不向后推迟。到了7月15日，美国航宇局的科学家们在一次吹风会上说，定于8月2日发射信使号探测器。但是，出人意料的是，8月2日发射基地上空突然产生了浓密的云层，致使将发射时间后延一天，直到8月3日才进行了发射。
　　信使号探测器携带着摄像机、磁力计、激光高度计、X射线分光仪、γ射线分光仪、高能粒子分光仪、大气和表面成分分光仪共7种科学仪器。科学家们希望它能完成整个水星表面的测绘工作，验证水星极高密度的理论，分析水星的地质史。研究水星内核结构与磁场，并对水星的化学组成成分等进行测定，同时在水星两极背阳的环形山中寻找固态水。
　　按照计划，信使号航天器发射升空后，相继飞掠地球1次、金星2次、水星3次，借助这3颗行星的引力以减速，最终进人水星轨道运行。经近7年时间在太空疾驰88.4亿千米之后，它将于2011年3月转入环绕水星的椭圆轨道飞行，开始其1年时间的探测工作。选择这样一条迂回线路的目的，就是为了免带实现制动减速的额外燃料，从而减轻信使号的重量，降低成本。尽管如此，整个探测活动仍将耗资4.27亿美元。
　　
　　已经两次飞掠水星
　　
　　在飞掠地球1次、金星2次且行程过半之后，信使号已于2008年1月14日第一次飞掠水星。当时，它从距离水星表面200千米的高度掠过，借助水星引力将飞越速度由每秒7.15千米减为每秒2.24千米，并及时进行观测，拍摄了1200多张水星图片，记录了一些以前从未见到的地形。其携带的科学仪器首次探测了水星表面的矿物化学组成，研究了水星磁场和引力场情况，还对水星环境进行了探测，用分光仪拍摄了水星稀薄的大气，并记录了水星磁层中的高能粒子和等离子体。观测发现，火山活动在水星表面平原形成过程中起重要作用；水星表面除了平原，还存在褶皱、断层等其他多种地形。
　　2008年10月6日，信使号第二次飞掠水星，首次窥见了水星西半球的真面目，对此前未被观测面积的30％进行了拍摄，传回地球1200多幅水星表面照片。更重要的是，它的激光高度计还获得了水星的地形测量数据。这使科学家能够首次把水星表面的高清晰度地貌图片和高分辨率地形测量数据联系起来，对水星地表地质进行研究，并发现与月球、火星的表面不同，水星表面各处的地质年代更趋一致，且遍布坑洞。在一些大型的撞击盆地内部或盆地之间，还分布着火山活动形成的大片平原。尤为令人注目的是，竟然发现了一个直径为750千米被命名为伦勃朗的盆地。科学家认为，该盆地可能是40亿年前外来物频繁撞击水星时期形成的。虽然时间遥远，但它还是迄今为止在水星表面发现的最年轻的坑洞。
　　在第二次飞掠水星过程中，信使号还用分光仪对水星大气层最外圈进行了观测，并搜寻到钠、钙、镁以及氢原子的踪迹，其中镁是首次得到确认。此前已经显示镁存在的迹象，但不知道镁元素可能是水星表面的重要组成物质。
　　综合信使号2008年两次近距离飞掠水星和水手10号1974年两次与1975年1次探测水星共拍摄的7400多张照片及获得的相关数据，人类发射的航天器已观测水星约95％的表面积。其中信使号占50％，已超过了水手10号的45％。对比信使号两次飞掠所得的水星磁层圈观测数据，科学家对水星内部磁场有了新的认识，还发现了水星磁层圈的一些新特征。磁层圈包围着水星，由水星内部的磁场控制。由于信使号第一次和第二次是分别飞掠水星的东半球和西半球，故使科学家发现这颗行星的磁场是高度对称的。
　　本来，水星白天温度很高，其重力加速度又较小，仅为地球的38％，这使水星大气层非常稀薄，如无物质补充，大气层早就消失了。科学家根据信使号两次探测发现的水星磁场位形，经研究后认为，太阳风到达水星磁场时，“风”中的带电粒子会受到水星磁场的作用力，其运动方向会有所偏转，本应无法到达水星表面。不过，太阳风自身的磁场会与水星磁场相互作用，扭曲成漩涡状结构，这便是被称作通量传输事件的天文学现象。这种磁场重联现象，虽然地球也有，但信使号的观测表明，水星发生的频率比地球高10倍。该种情况出现时，使一部分太阳风中的带电粒子可以到达水星表面，可将足够的能量传递给水星表面粒子，使后者脱离水星表面，逃逸到水星大气中。这就是美国航宇局戈达德航天中心负责信使号的科学家詹姆斯・斯莱文6月2日在解释水星大气至今存在的原因时透露的最新结论。