_信使號(hào)_飛探水星

1、文思飛“信使號(hào)”飛探水星2009年11月3根據(jù)“信使號(hào)”面圖像。這再次引起了人們對(duì)“信使號(hào)”飛掠水星的關(guān)注?！靶攀固?hào)”是美國(guó)于2004年8月3日發(fā)射的水星探測(cè)器，雖然至今尚未進(jìn)入環(huán)繞水星的軌道運(yùn)行，但已三次近距離飛掠水星，先后對(duì)水星進(jìn)行了短時(shí)探測(cè)，并獲得了一批重要成果。最靠近太陽(yáng)的行星水星是離太陽(yáng)最近的行星。它到太陽(yáng)的平均距離為5791萬(wàn)千米，即0.387個(gè)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(qiáng)、月球的1.4倍。論個(gè)兒大小它在太陽(yáng)系八大行星中排行老末。但其平均密度卻達(dá)5.46克/立方由此計(jì)算下來(lái)，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(lái)說(shuō)，水星的繞日軌道顯得特別扁長(zhǎng)，近日點(diǎn)和遠(yuǎn)日點(diǎn)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(yáng)公轉(zhuǎn)，因而也沒有隨緯度不同的四季變化?？茖W(xué)2424小時(shí)小時(shí)2010年第年第7-7-8期8期太陽(yáng)引力對(duì)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(gè)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(shí)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(gè)水星年與三個(gè)水星天的時(shí)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(fù)。要理解這一點(diǎn)并不難，如月球自轉(zhuǎn)一周亦即繞地運(yùn)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(duì)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(duì)陽(yáng)光反射率又類似月球，故而對(duì)其探測(cè)和研究，可以幫助人類深化對(duì)地球、月球演變歷史和趨勢(shì)的認(rèn)識(shí)?！八?0號(hào)”的探測(cè)算機(jī)將它們進(jìn)行強(qiáng)化處理，隨后合成出水星的半球景使科學(xué)家們對(duì)水星獲得了新的認(rèn)象。這些寶貴資料，識(shí)。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(fēng)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(gè)名為卡路里的盆地，直徑竟達(dá)2600千米。在水星表面未曾看到被侵蝕過(guò)的痕跡，說(shuō)明它不存在水。由于大氣稀薄和無(wú)水，故而水星是個(gè)高溫和干燥的天體。它離太陽(yáng)很近，正午時(shí)赤道地區(qū)溫度可達(dá)430，而到夜晚，長(zhǎng)時(shí)間的熱量散失致使最低可達(dá)-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(guò)一個(gè)航天器，這就是“水手10號(hào)”。美國(guó)研制的這個(gè)行星探測(cè)器，于1973年11月3日發(fā)射升空，最終進(jìn)入一條繞日運(yùn)行的周期為176天的橢圓軌道。該軌道的近日點(diǎn)與水星公轉(zhuǎn)軌道的遠(yuǎn)日點(diǎn)交會(huì)，以使航天器能對(duì)水星進(jìn)行探測(cè)?！八?0號(hào)”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(guò)水星，對(duì)水星進(jìn)行了探測(cè)，最近時(shí)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(dá)1000米。照片用射頻電波發(fā)回地球后，工作人員用計(jì)“水手10號(hào)”還發(fā)現(xiàn)水星有磁場(chǎng)。雖然其磁場(chǎng)強(qiáng)度僅為地球磁場(chǎng)的百分之一左右，但磁場(chǎng)位形與地球相似，也是偶極場(chǎng)。同時(shí)，由于太陽(yáng)風(fēng)中帶電粒子的壓力，使水星磁場(chǎng)發(fā)生變化，也形成一個(gè)與地球類似的磁層。鑒于水星密度較大，有的科學(xué)家估計(jì)，它的內(nèi)部有一個(gè)鐵核，鐵核外部是500600千米的巖石殼體。然而對(duì)“水手10號(hào)”資料的詳盡分析，并未檢測(cè)出水這并不能否定水星含星外殼巖石中有鐵存在。當(dāng)然，有鐵質(zhì)內(nèi)核

6、?！靶攀固?hào)”的飛行路線相對(duì)火星和金星的探測(cè)來(lái)說(shuō)，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(duì)水星的航天探測(cè)。1997年4月，美國(guó)宇航局決定研制一個(gè)名為赫米斯的航天器，準(zhǔn)備于21世紀(jì)初發(fā)射到環(huán)繞水星的軌道，對(duì)水星開展多方面的探測(cè)工作。后來(lái)該航天器被更名為“信使號(hào)”，其全名為“水星表面、空間環(huán)境、地質(zhì)化學(xué)與測(cè)距宇宙飛船”。本來(lái)美國(guó)宇航局安排于2004年7月發(fā)射“信使SCIENCESCIENCEININ2424HOURSHOURS號(hào)”，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(guó)宇航局的科學(xué)家們?cè)谝淮未碉L(fēng)會(huì)上說(shuō)，定于8月2日發(fā)射“信使號(hào)”探測(cè)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(shí)間又后延一天，直到8月3日才進(jìn)行了發(fā)射?！靶攀固?hào)”探測(cè)器攜帶著攝像機(jī)、磁力計(jì)、激光高度計(jì)、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(xué)儀器，科學(xué)家們希望它能完成整個(gè)水星表面的測(cè)繪工作，驗(yàn)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(chǎng)，并對(duì)水星的化學(xué)組成成分等進(jìn)行測(cè)定，同時(shí)在水星兩極背陽(yáng)的環(huán)形山中尋找固態(tài)水。按照計(jì)劃，“信使號(hào)”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(jìn)入水星軌道運(yùn)行。經(jīng)過(guò)近7年時(shí)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(shí)間的探測(cè)工作。帶實(shí)現(xiàn)制動(dòng)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(guò)半之后，“信已于2008年1月14日第一次飛掠水星。當(dāng)時(shí)，使號(hào)”它從距離水星表面200千米的高度掠過(guò)，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(shí)進(jìn)行觀測(cè)，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(xué)儀器首次探測(cè)到了水星表面的礦物化學(xué)組成，研究了水星磁場(chǎng)和引力場(chǎng)情況，還對(duì)水星環(huán)境進(jìn)行了探測(cè)，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(cè)發(fā)現(xiàn)，火山活動(dòng)在水星表面平原形成過(guò)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(hào)”第二次飛掠水星，首次窺見了水星西半球的真面目，對(duì)此前未被觀測(cè)面積的30%進(jìn)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(jì)還獲得了水星的地形測(cè)量數(shù)據(jù)。這使科學(xué)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(cè)量數(shù)據(jù)聯(lián)系起來(lái)，對(duì)水星地表地質(zhì)進(jìn)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(dòng)形成的大片平原。尤為令人注目的是，竟然發(fā)現(xiàn)了一個(gè)直徑為750千米、被命名為倫勃朗的科學(xué)家認(rèn)為，該盆地可能

10、是40億年前外來(lái)物頻盆地。繁撞擊水星時(shí)形成的。雖然時(shí)間遙遠(yuǎn)，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(guò)程中，“信使號(hào)”還用分光儀對(duì)水星大氣層最外圈進(jìn)行了觀測(cè)，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(rèn)。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(hào)”2008年兩次近距離飛掠水星和“水手10號(hào)”1974年2次與1975年1次探測(cè)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(cè)水星約95%的表面積。其中“信使號(hào)”科學(xué)2424小時(shí)小時(shí)2010年第年第7-7-8期8期10號(hào)”的45%。對(duì)比“信使號(hào)”科學(xué)家對(duì)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(chǎng)控制。其重力加速度又較小，如無(wú)物?？茖W(xué)家根據(jù)“信使號(hào)”兩經(jīng)研究后認(rèn)為，太陽(yáng)風(fēng)中的帶電粒子會(huì)受到水星磁場(chǎng)本應(yīng)無(wú)法到達(dá)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(yáng)風(fēng)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(shuō)，太陽(yáng)風(fēng)可能是水星大氣層不斷得到物質(zhì)補(bǔ)充的重要原因。此最新結(jié)論乃是美國(guó)宇航局戈達(dá)德航天“信使號(hào)”的科學(xué)家詹姆斯·斯萊文于2009中心負(fù)責(zé)年6月2日透露的?！靶攀固?hào)”在2009年9月29日第三次飛掠水星時(shí)，曾短時(shí)出現(xiàn)信號(hào)丟失問(wèn)題，幸好很快就恢復(fù)到正常工作模式，又拍攝了水星

12、以前一些從未觀測(cè)過(guò)的地方照片，使得水星表面測(cè)繪面積擴(kuò)大到98%。此次探測(cè)發(fā)現(xiàn)，水星有一處中間凹陷、四周明亮的區(qū)域，科學(xué)家分析認(rèn)為，這可能是火山遺跡。同時(shí)科學(xué)家發(fā)現(xiàn)一個(gè)直徑達(dá)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(hào)”還對(duì)水星外大氣層進(jìn)行了更為細(xì)致的觀測(cè)?？茖W(xué)家通過(guò)對(duì)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(gè)大氣層提供了重要信息。該次飛越，“信使號(hào)”飛行路線已成功實(shí)現(xiàn)了借助水星引力改變的目標(biāo)。即將全面考察水星在地面測(cè)控中心的管理下，“信使號(hào)”最后將于2011年3月18日進(jìn)入一條短半徑為20

13、1千米、長(zhǎng)半徑為15000千米的橢圓軌道繞水星運(yùn)行，繞行一周為12小時(shí)。它將成為水星的第一顆人造衛(wèi)星，故能對(duì)水星整個(gè)表面進(jìn)行拍攝、測(cè)繪和遙感考察，獲得的探測(cè)“水手10號(hào)”豐富得多。資料要比在執(zhí)行任務(wù)期間，“信使號(hào)”傳回地面的大量照片將能制作整個(gè)水星表面的高分辨率的彩圖，通過(guò)激光高度計(jì)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(jì)的探測(cè)結(jié)果有可能解開水星的磁場(chǎng)之謎，四種分光儀的測(cè)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(yuǎn)見不到太陽(yáng)，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(xué)家們推測(cè)那里冷得足以讓水凍結(jié)成冰。1991年，天文學(xué)家們用地面射電望遠(yuǎn)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(dá)波。是否確有水冰，“信使號(hào)”應(yīng)能提供更為準(zhǔn)確的資料?？傊?，“信使號(hào)”將對(duì)水星物理特征、化學(xué)組成、空間環(huán)境進(jìn)行廣泛搜