一枚歐洲火箭已準備好發射有史以來最雄心勃勃的探測水星的任務，水星是地球在太陽系中一度被忽視的兄弟。
這項耗資 16 億歐元（18.5 億美元）的探險，攜帶 2 個機器人軌道器，是歐洲航天局開展的最昂貴的任務之一，其中包括日本迄今為止對國際太空合作的最大貢獻。
如果一切按計劃進行，BepiColombo 將於 10 月 19 日深夜從法屬蓋亞那庫魯航天中心搭乘阿麗亞娜 5 號重型運載火箭升空。
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然後，它將開始為期七年的水星之旅。 當它到達那裡時，這艘行星際飛船將向水星軌道釋放兩個探測器：歐洲航天局 (ESA) 製造的水星行星軌道器 (MPO) 和日本宇宙航空研究開發機構 (JAXA) 製造的水星磁層軌道器（暱稱 MIO）。
這兩個軌道器將調查太陽系最內側和最小行星的奧秘。 曾經認為飽受陽光炙烤的水星是一個靜態、乏味的地方。 但近年來，它揭示了許多令人驚訝之處，從不尋常的磁場到在一些隕石坑中發現的水冰沉積物。
漫長的道路
BepiColombo 最初在 1990 年代構思，經歷了漫長而複雜的孕育過程，專案總科學家、荷蘭諾德韋克歐空局的行星物理學家約翰內斯·本克霍夫說。 這使得團隊在最後倒計時臨近時更加渴望。
“這是一個偉大的時刻，”在 BepiColombo 工作了近 15 年的本克霍夫說。 “現在它正在變成現實。”
水星位於太陽引力井的深處，這使得到達水星成為一項巨大的技術挑戰。 為了到達那裡，航天器必須失去地球軌道運動賦予它的大部分動量，以便它可以向太陽墜落。
但航天器還必須避免超調，這會導致它像彗星一樣掠過太陽。 由於這些複雜性，前往水星所需的能量是前往火星的八倍，並且時間要長几年。 BepiColombo 將使用先進的太陽能離子推進器，並結合總共九次飛越地球、金星和水星本身的引力輔助。
此外，水星上的陽光強度是地球附近外太空的十倍，並且這顆行星幾乎沒有大氣層的表面溫度達到 400 °C。
BEPICOLOMBO 的數字
1 次地球飛越
2 次金星飛越
6 次水星飛越，之後於 2025 年 12 月 5 日到達軌道
7 年 到達水星軌道
9 十億公里 總旅行距離
13 分鐘 探測器與地球之間單程訊號的最大傳輸時間
60 公里/秒 探測器將達到的最快速度
2.4 億 公里 探測器與地球之間的最大距離
–180 °C 至 +450 °C 探測器在水星將經歷的溫度範圍
來源：ESA
所有這些因素使得水星成為內太陽系四顆行星中探索最少的行星：迄今為止，唯一進入水星軌道的另一個探測器是 NASA 的信使號探測器，它在 2011 年至 2015 年間花費了 4 年時間研究這顆行星。
較早的 NASA 探測器水手 10 號在 1974 年多次飛越水星，但沒有進入其軌道。
即將到來的歐洲-日本任務以已故的義大利科學家朱塞佩·“貝皮”·科倫坡的名字命名，他研究了水星並構思了水手 10 號的引力輔助軌跡。
近距離接觸
BepiColombo 的兩個探測器 MPO 和 MIO 將各自有自己的科學重點（參見“水星之旅”）。
MIO 將專注於水星周圍的環境——特別是磁場及其與太陽風的相互作用。
MPO 將主要掃描和繪製行星表面地圖，使用可以分析大部分電磁頻譜的儀器以及可以揭示行星地殼化學成分的中子。 MPO 將研究引力場——並透過引力場研究行星異常大的鐵核——並測試阿爾伯特·愛因斯坦廣義相對論的一些微妙預測。
信使號探測器的軌道是橢圓形的，使其能夠相對較低地飛越水星北極，大約在 200 公里以上，但在行星南半球上方高達 10,000 公里。
“MPO 真正令人興奮的地方是[它的]低軌道高度，”馬里蘭州勞雷爾市約翰·霍普金斯大學應用物理實驗室的行星科學家南希·沙博特說，她是信使號探測器的首席科學家，仍在研究其收集的資料。 這將使 MPO 能夠以高解析度繪製整個表面的地圖。
MPO 甚至可能發現信使號探測器在其任務結束時墜落到表面時造成的 16 米寬的隕石坑——可能會暴露有趣的岩石層，沙博特說。
沙博特和她的合作者發現了令人信服的證據，證明在北極附近一些隕石坑的永久陰影區域存在冰沉積物。 主要理論是小行星將冰輸送到地表； 類似的理論認為，地球上的大部分水來自小行星或彗星的轟擊。
對充滿冰的隕石坑的進一步研究——包括可能存在於行星南極的隕石坑——甚至可能促成未來的任務，其中可能首次包括著陸器。 “到達地表是下一步，”沙博特說，她是將試圖為這樣的任務提出科學論證的工作組的成員。
與此同時，MIO 將持續旋轉，以獲得水星磁層及其周圍粒子的全天空檢視，MIO 專案科學家村上豪說。
“我們的粒子感測器幾乎可以覆蓋[整個]視野，”JAXA 宇宙科學研究所（位於相模原）的行星科學家村上說。 水星周圍強烈的太陽風可能與圍繞相對涼爽的紅矮星（銀河系中最常見的恆星）緊密執行的行星周圍的恆星風相當。 因此，研究水星可能有助於科學家瞭解哪些條件可能有利於外星行星上的生命，村上說。
BepiColombo 探測器的設計壽命至少為兩年，儘管它們的任務可能會延長一點。 但遲早，高溫會追上它們，本克霍夫說。 “我們的時間是有限的。 水星是一個惡劣的環境。”
本文經許可轉載，首次發表於nature.com，日期為 2018 年 10 月 15 日。