_信使號_飛探水星

1、文思飛“信使號”飛探水星2009年11月3根據(jù)“信使號”面圖像。這再次引起了人們對“信使號”飛掠水星的關(guān)注?！靶攀固枴笔敲绹?004年8月3日發(fā)射的水星探測器，雖然至今尚未進入環(huán)繞水星的軌道運行，但已三次近距離飛掠水星，先后對水星進行了短時探測，并獲得了一批重要成果。最靠近太陽的行星水星是離太陽最近的行星。它到太陽的平均距離為5791萬千米，即0.387個天文單位。水星直徑的平均值為4879千米，約是地球的三分之一強、月球的1.4倍。論個兒大小它在太陽系八大行星中排行老末。但其平均密度卻達5.46克/立方由此計算下來，水星厘米，僅次于地球，位居第二。的體積和質(zhì)量都是地球的5.6%左右。它和金

2、星一樣，沒有天然衛(wèi)星。比起所有大行星來說，水星的繞日軌道顯得特別扁長，近日點和遠日點的距離竟然相差2400千米。其軌道面與黃道面即地球繞日公轉(zhuǎn)軌道平面的夾角為7度。水星赤道與軌道面交角為2度，其自轉(zhuǎn)軸幾乎與軌道面垂直，不像地球那樣斜著身子23.5度繞太陽公轉(zhuǎn)，因而也沒有隨緯度不同的四季變化?？茖W2424小時小時2010年第年第7-7-8期8期太陽引力對它的作用格在軌道上的平/秒，比地球的29.8千米/秒還不87.969個地球日，水星年是最短的。其本身自轉(zhuǎn)一周卻需水星在自轉(zhuǎn)三圈的時其自轉(zhuǎn)周期和公轉(zhuǎn)周即自轉(zhuǎn)周期恰是公轉(zhuǎn)周1.5天，兩個水星年與三個水星天的時間相等。需要指出的是，水星自轉(zhuǎn)一周并不等于

3、一晝夜，結(jié)果形成水星87.969天白由于存在23的周期關(guān)系，晝和87.969天黑夜的更替往復。要理解這一點并不難，如月球自轉(zhuǎn)一周亦即繞地運行一周，總是以一面水星自轉(zhuǎn)三周才完成或呈現(xiàn)一次晝對著地球?？梢?，夜循環(huán)。作為類地行星的水星，有些物理參數(shù)接近地球，如密度和年齡，其表面形狀和對陽光反射率又類似月球，故而對其探測和研究，可以幫助人類深化對地球、月球演變歷史和趨勢的認識?！八?0號”的探測算機將它們進行強化處理，隨后合成出水星的半球景使科學家們對水星獲得了新的認象。這些寶貴資料，識。照片表明，水星表面酷似月球，密布著大大小小的環(huán)形山，保持著早期曾遭隕石轟擊的記錄，其周圍仍有明顯的輻射條紋，證明

4、未經(jīng)風化，亦即水星大氣西經(jīng)195度為中心，有非常稀薄。以水星北緯30度、個名為卡路里的盆地，直徑竟達2600千米。在水星表面未曾看到被侵蝕過的痕跡，說明它不存在水。由于大氣稀薄和無水，故而水星是個高溫和干燥的天體。它離太陽很近，正午時赤道地區(qū)溫度可達430，而到夜晚，長時間的熱量散失致使最低可達-180，在這種環(huán)境下自然沒有生命存活。人類以前只向水星發(fā)射過一個航天器，這就是“水手10號”。美國研制的這個行星探測器，于1973年11月3日發(fā)射升空，最終進入一條繞日運行的周期為176天的橢圓軌道。該軌道的近日點與水星公轉(zhuǎn)軌道的遠日點交會，以使航天器能對水星進行探測?！八?0號”于1974年3月2

5、9日、9月21日和1975年3月16日三次經(jīng)過水星，對水星進行了探測，最近時距離水星僅為327千米。它共向地球發(fā)回5000多張照片，覆蓋了水星的一半表面，分辨率可達1000米。照片用射頻電波發(fā)回地球后，工作人員用計“水手10號”還發(fā)現(xiàn)水星有磁場。雖然其磁場強度僅為地球磁場的百分之一左右，但磁場位形與地球相似，也是偶極場。同時，由于太陽風中帶電粒子的壓力，使水星磁場發(fā)生變化，也形成一個與地球類似的磁層。鑒于水星密度較大，有的科學家估計，它的內(nèi)部有一個鐵核，鐵核外部是500600千米的巖石殼體。然而對“水手10號”資料的詳盡分析，并未檢測出水這并不能否定水星含星外殼巖石中有鐵存在。當然，有鐵質(zhì)內(nèi)核

6、?！靶攀固枴钡娘w行路線相對火星和金星的探測來說，水星要顯得冷清得多。正因如此，人們一直很關(guān)心下一步對水星的航天探測。1997年4月，美國宇航局決定研制一個名為赫米斯的航天器，準備于21世紀初發(fā)射到環(huán)繞水星的軌道，對水星開展多方面的探測工作。后來該航天器被更名為“信使號”，其全名為“水星表面、空間環(huán)境、地質(zhì)化學與測距宇宙飛船”。本來美國宇航局安排于2004年7月發(fā)射“信使SCIENCESCIENCEININ2424HOURSHOURS號”，但由于此前德爾塔型火箭出現(xiàn)故障，故而不得不向后推遲。到了7月15日，美國宇航局的科學家們在一次吹風會上說，定于8月2日發(fā)射“信使號”探測8月2日發(fā)射基地上空突

7、然產(chǎn)器。但出人意料的是，生了濃密的云層，致使發(fā)射時間又后延一天，直到8月3日才進行了發(fā)射?！靶攀固枴碧綔y器攜帶著攝像機、磁力計、激光高度計、X射線分光儀、射線分光儀、高能粒子分光儀、大氣和表面成分分光儀等科學儀器，科學家們希望它能完成整個水星表面的測繪工作，驗證水星極高密度的理論，分析水星的地質(zhì)史，研究水星內(nèi)核結(jié)構(gòu)與磁場，并對水星的化學組成成分等進行測定，同時在水星兩極背陽的環(huán)形山中尋找固態(tài)水。按照計劃，“信使號”航天器發(fā)射升空后，相繼飛掠地球1次、金星2次、水星3次，借助這3顆行星的引力以減速，最終進入水星軌道運行。經(jīng)過近7年時間在太空疾馳88.4億千米之后，它將于2011年3月轉(zhuǎn)入環(huán)繞水星

8、的橢圓軌道飛行，開始其1年時間的探測工作。帶實現(xiàn)制動減速的額外燃料，量，降低成本。盡管如此，億美元。已經(jīng)三次飛掠水星在飛掠地球1次、金星2次且行程過半之后，“信已于2008年1月14日第一次飛掠水星。當時，使號”它從距離水星表面200千米的高度掠過，借助水星引力將飛越速度由7.15千米/秒減為2.24千米/秒，并及時進行觀測，拍攝了1200多張水星圖片，記錄了一些以前從未見到的地形。其攜帶的科學儀器首次探測到了水星表面的礦物化學組成，研究了水星磁場和引力場情況，還對水星環(huán)境進行了探測，用分光儀拍攝了水星稀薄的大氣，并記錄了水星磁層中的高能粒子和等離子體。觀測發(fā)現(xiàn)，火山活動在水星表面平原形成過程

9、中起重要作用；水星表面除了平原，還存在褶皺、斷層等其他多種地形。2008年10月6日，“信使號”第二次飛掠水星，首次窺見了水星西半球的真面目，對此前未被觀測面積的30%進行了拍攝，傳回地球1200多幅水星表面照片。更重要的是，它的激光高度計還獲得了水星的地形測量數(shù)據(jù)。這使科學家能夠首次把水星表面的高清晰度地貌圖片和高分辨率地形測量數(shù)據(jù)聯(lián)系起來，對水星地表地質(zhì)進行研究，并發(fā)現(xiàn)與月球、火星的表面不同，水星表面各處的地質(zhì)年代更趨一致，且遍布坑洞。在一些大型的撞擊盆地內(nèi)部或盆地之間，還分布著火山活動形成的大片平原。尤為令人注目的是，竟然發(fā)現(xiàn)了一個直徑為750千米、被命名為倫勃朗的科學家認為，該盆地可能

10、是40億年前外來物頻盆地。繁撞擊水星時形成的。雖然時間遙遠，但它還是迄今為止在水星表面發(fā)現(xiàn)的最年輕的坑洞。在第二次飛掠水星過程中，“信使號”還用分光儀對水星大氣層最外圈進行了觀測，并搜尋到鈉、鈣、鎂以及氫原子的蹤跡，其中鎂是首次被得到確認。此前已經(jīng)顯示鎂存在的跡象，但不知道鎂元素可能是水星表面的重要組成物質(zhì)。綜合“信使號”2008年兩次近距離飛掠水星和“水手10號”1974年2次與1975年1次探測水星共拍攝的7400多張照片及獲得的相關(guān)數(shù)據(jù)，人類發(fā)射的航天器已觀測水星約95%的表面積。其中“信使號”科學2424小時小時2010年第年第7-7-8期8期10號”的45%。對比“信使號”科學家對水

11、星還發(fā)現(xiàn)了水星磁層圈的一些由水星內(nèi)部的磁場控制。其重力加速度又較小，如無物?？茖W家根據(jù)“信使號”兩經(jīng)研究后認為，太陽風中的帶電粒子會受到水星磁場本應無法到達水這便是被稱作通量傳輸事雖然地球也有，水星發(fā)生的頻率比地球高使一部分太陽風中的帶電?？蓪⒆銐虻哪芰總鬟f給水星表面粒子，使后者脫離水星表面，逃逸到水星大氣中。這就是說，太陽風可能是水星大氣層不斷得到物質(zhì)補充的重要原因。此最新結(jié)論乃是美國宇航局戈達德航天“信使號”的科學家詹姆斯·斯萊文于2009中心負責年6月2日透露的?！靶攀固枴痹?009年9月29日第三次飛掠水星時，曾短時出現(xiàn)信號丟失問題，幸好很快就恢復到正常工作模式，又拍攝了水星

12、以前一些從未觀測過的地方照片，使得水星表面測繪面積擴大到98%。此次探測發(fā)現(xiàn)，水星有一處中間凹陷、四周明亮的區(qū)域，科學家分析認為，這可能是火山遺跡。同時科學家發(fā)現(xiàn)一個直徑達290千米的巨大雙環(huán)撞擊盆地，還在水星表面發(fā)現(xiàn)了大量的鐵和鈦。另外，”信使號”還對水星外大氣層進行了更為細致的觀測?？茖W家通過對比前兩次數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，水星上也存在“季節(jié)變換”，外大氣層中鈉、鈣、鎂等含量隨季節(jié)有不同的變化。這些研究結(jié)果為分析水星整個大氣層提供了重要信息。該次飛越，“信使號”飛行路線已成功實現(xiàn)了借助水星引力改變的目標。即將全面考察水星在地面測控中心的管理下，“信使號”最后將于2011年3月18日進入一條短半徑為20

13、1千米、長半徑為15000千米的橢圓軌道繞水星運行，繞行一周為12小時。它將成為水星的第一顆人造衛(wèi)星，故能對水星整個表面進行拍攝、測繪和遙感考察，獲得的探測“水手10號”豐富得多。資料要比在執(zhí)行任務期間，“信使號”傳回地面的大量照片將能制作整個水星表面的高分辨率的彩圖，通過激光高度計提供的數(shù)據(jù)資料將能繪制水星表面的三維圖像，磁力計的探測結(jié)果有可能解開水星的磁場之謎，四種分光儀的測量能夠給出水星空間及其表面的確切元素比例和表面巖石的組成，還能判斷水星是否真的有冰存在。鑒于水星自轉(zhuǎn)軸幾乎垂直公轉(zhuǎn)軌道面，它兩極地區(qū)的環(huán)形山底部永遠見不到太陽，加之水星大氣稀薄，不能像地球一樣將赤道熱量帶到兩極，故而科學家們推測那里冷得足以讓水凍結(jié)成冰。1991年，天文學家們用地面射電望遠鏡向水星發(fā)射了電波，發(fā)現(xiàn)其南北極環(huán)形山底部有類似冰質(zhì)的反射雷達波。是否確有水冰，“信使號”應能提供更為準確的資料?？傊?，“信使號”將對水星物理特征、化學組成、空間環(huán)境進行廣泛搜