n扶摇直上三亿里——极寒与炽热相伴的遥远星球丨Calling太空( 二 )


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2004年8月3日信使号探测器发射升空(图片来源:NASA)
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信使号探测器经过五次轨道修正,六次飞越探测最终抵达水星(图片来源:NASA)
信使号探测器主要任务目标是研究水星的化学构成、地质学和磁场,获得水星三维图像、表面化学特征、内部磁场以及几何结构等数据。
为完成这些任务,信使号探测器共配置7台科学载荷,包括:磁强计(MAG)、γ射线与中子光谱仪(GRNS)、X射线光谱仪(XRS)、水星大气与表面成分光谱仪(MASCS)、高能粒子与等离子体光谱仪(EPPS)、水星双重成像系统(MDIS)、水星激光高度计(MLA)。
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信使号探测器共配置7台有效载荷(图片来源:据NASA数据编辑)
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信使号探测器载荷配置布局图(图片来源:据NASA数据编辑)
信使号拟解决的关键科学问题、科学目标和科学载荷探测目标如下:
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信使号探测器的六个关键科学问题对应的科学目标和科学载荷探测目标(图片来源:据参考文献2 编辑)
信使号探测器在水星环绕轨道上对其进行了为期四年的全面探测,从根本上改变了我们对水星的认知,主要探测对象包括水星表层、内核、外逸层、磁场、磁气圈以及行星际空间,获得了大量的科学探测数据和丰富的科学产出,包括:水星北极蕴藏着水冰和有机化合物、火山作用在形成水星表面形态方面发挥了重要作用、水星是挥发分丰富的行星、水星表面具有明显的化学不均一性等,同时完成了水星全球物质成分分布的测绘、水星磁气圈的3D模型建模、水星北半球的地形剖面图和重力场探测图的探测研究等任务。
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镁/硅和铝/硅的分布图说明了水星表面具有明显的化学不均一性(图片来源:NASA)
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信使号探测器MLA载荷绘制的水星北半球详细地形图(图片来源:NASA)
在这其中,信使号探测器为水星两极地区存在水冰提供的科学数据更是里程碑级的发现。信使号携带的γ射线与中子光谱仪(GRNS)对水星两极开展探测,经科学家们对其探测数据研究表明,此前利用地基雷达观测到水星两极反射率异常区域确实探测到了氢的存在,在这些区域存在“富氢层”,该“富氢层”位于厚度小于10到20厘米的水星表层之下。同时,使用水星激光高度计(MLA)和水星双重成像系统(MDIS)首次对水星北极极区进行观测,获取到北极极区光谱变化、以及详细地形等信息,进一步证实了阿雷西博望远镜和水星γ射线与中子谱仪对极区的探测结果。这一发现为早期水星极区永久阴影区存在水冰的假说提供了有力的支撑。
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红色区域为信使号测量到的永久阴影区,黄色亮斑是地基雷达观测结果,这一镶嵌图表明地基雷达的极区反射率异常部分都位于信使号测量的永久阴影区内。(图片来源:NASA)
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信使号探测数据认为极区存在水冰的区域(黄色部分)(图片来源:NASA)
2015年4月30日,信使号的推进剂耗尽,最终按照计划撞击水星表面,结束了将近11年的飞行任务,在水星北极接近Suisei Planitia的Janácek火山口的地方(北纬54.44°,东经210.12°)留下了一个直径约15米的撞击坑。
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信使号探测器于2015年4月30日以撞击水星的方式结束其探测使命(图片来源:NASA)
作为太阳系的最内侧行星,水星探测有助于揭示太阳系起源与演化等重大科学问题,在人类仅有的两次水星探测任务后——水手10号和信使号,欧空局(ESA)和日本宇宙航空研究开发机构(JAXA)合作研制的“贝皮-科伦坡(Bepi Colombo)”号正在“奔水”的过程中,“贝皮-科伦坡”号包括两个探测器:水星行星轨道器和水星磁气圈轨道器,预计2025年12月进入水星环绕轨道,开展协同探测任务,“贝皮-科伦坡”号的科学数据将极大的促进人类对水星的认识。期待在未来“奔水”的路途中也将出现中国研制的探测器的身影。

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