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星际征途 | 水星探测为何如此困难?

科学世界  · 公众号  · 科学  · 2025-03-20 15:49

正文

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相比于人类对月球进行的百余次探测,对水星的探测频率和认知程度显得逊色很多。迄今为止,仅有 水手10号(Mariner 10) 信使号(MESSENGER) 探测器曾到访过水星,还有就是目前仍在奔赴水星途中的 贝比科隆博号(BepiColombo)探测器


水手10号探测器示意图


然而,水星距离地球并不遥远,为什么水星探测任务如此之少?原因在于 水星之旅太过艰难


1

水星探测为何如此艰难?

作为一颗行星, 水星的质量仅为地球的5.5% ,探测器很难被水星的引力“捕获”;同时,太阳的引力场又太过巨大,探测器一不小心就可能直接被太阳的引力“拉走”。因此, 探测器要想安全抵达水星,需要不断地减速刹车,稍有不慎便会与水星擦肩而过。


水星与太阳的平均距离仅为 5790万 千米 ,表面温差极大:白天表面最高温度可达 427℃ ,夜晚最低可低至- 173℃ 。如此严酷的“冰火两重天”,对探测器的热防护设计提出了极高的要求。虽然探测器通常能耐受严寒,但对抗高温则需要设计复杂的散热和隔热系统。因此,水星探测技术复杂、成本高昂、周期漫长。

2

人类探索的里程碑

在1973年,人类才有了第一艘水星探测器—— 水手10号 ,但受制于当时的工程技术水平,无法实现稳定的环绕探测,只能在1974~1975年间3次飞掠水星。一直到2004年发射的信使号,在经历了7年的飞行后才艰难地进入水星轨道,实现了人类首次水星在轨环绕探测。


这使得水星在太阳系的舞台上显得格外低调而神秘。也正是这种神秘感,激发了人类对水星探测的无尽兴趣和不竭动力;而水星探测的巨大难度,则一次次激励人类展现出无畏的勇气与非凡的合作精神。


人类如何突破技术桎梏?贝比科隆博号将带来哪些发现?答案尽在 《科学世界》2025 年第 3 期 ,翻开本期 星际征途 专栏,一同见证水星探测背后的勇气与智慧,解锁太阳系最神秘行星的终极密码。




肖智勇 ,中山大学教授,从事行星地质教学和科研。获侯德封青年科学家奖、AOGS杰出青年科学家和NASA MESSENGER团队贡献奖。入选国家重大人才工程计划。

· 作者简介 ·



王一尘 ,中山大学科研博士后,从事天体表面地质过程研究。获NASA水星研究组Early Career Spotlight嘉奖。






专栏·星际征途









专栏介绍







人类对未知世界的探索从未停止。远古时代人类走出非洲,便开始了对陆地疆域的拓展,足迹遍布全球除了南极洲以外的所有大陆。中世纪晚期开始的大航海时代,正式启动了现代意义上人类对地球的全面探索,促进了人们在多个领域的认知和科学技术的快速发展,为近代科学和工业革命奠定了基础。从远洋贸易航线的开拓到全球航海图的绘制,从造船技术的提高到天文观测和导航技术的发展,从生物多样性的发现到进化论,从地理大发现到板块运动理论,无一不与大航海时代密切相关。站在现代科技的光环中回首大航海时代,500多年前的人类,使用极其简陋的设备和技术,在波涛汹涌广袤无际的大海上,驾着一片片现在看来像舢板一样的船只,不畏艰险,义无反顾,前仆后继,完成了如此辉煌的壮举。


始于20世纪50年代晚期的深空探测,标志着人类对未知疆域的探索从地球进入了太空。从斯普特尼克1号进入太空到阿姆斯特朗在月球留下足迹,从金星1号离开地月空间到旅行者1号飞出太阳系,从新视野号飞掠64亿千米以外的天体到隼鸟号和奥西里斯王号带回小行星样品……走出地球,进入太空,穿梭往来于太阳系星球之间,或许定居其他星球,甚至向更加遥远的银河系空间进发。那时,回首今天的探索,人们同样会感慨,我们今天的飞行器设备和技术,一如500年前大航海时代的航船设备和技术一样简陋初级;我们今天在充满未知的太空中的航行同样充满凶险,充满挑战。但是,今天的星际探索,也必然像大航海时代一样,给人类的文明、科学和技术带来巨大的推动,为人类的未来拓展更大的疆域、更加广阔的空间。


这便是我们这个时代的星际征途。


专栏主持人










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