2026年9月3日,欧洲空间局(ESA)确认,贝皮科伦坡号的水星转移舱(MTM)已成功分离。这意味着由ESA研制的水星行星轨道器(MPO)和日本宇宙航空研究开发机构(JAXA)研制的水星磁层轨道器Mio,仍以组合状态继续飞向水星;任务也由漫长巡航转入高度紧凑、风险集中的抵达阶段。
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不过,转移舱分离并不等于“到达水星”。在常规科学观测于2027年4月启动前,探测器还必须完成水星捕获入轨、两器分离,以及多轮降低和重塑轨道的机动操作。
八年、逾100亿公里:为何要绕这么远?
贝皮科伦坡号于2018年10月发射。要抵达离太阳最近的行星,难点并非单纯“飞过去”,而是必须显著降低绕太阳飞行的能量和速度,才能被水星捕获。
为此,任务采用引力辅助飞掠:先后完成1次地球、2次金星和6次水星飞掠,合计9次。这段巡航路程超过100亿公里。
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9月3日分离意味着什么?
MTM在巡航期间提供太阳能电推进所需的动力与供电。它在距地球超过2亿公里处成功分离后,MPO和Mio仍彼此连接,并改由MPO的太阳翼为组合体供电。
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这是一项无法实时操控的操作:地球与探测器之间的信号往返存在延迟,分离所需的导航、指令和时序必须预先精确编排。ESA的深空通信天线随后确认了分离成功。
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2024年的供电问题,如何改变了任务?
任务曾在2024年遭遇电气问题,导致MTM太阳能电推进系统可用功率受限。ESA因此重新设计轨道与运行方案,延长飞行时间,将原定于2025年12月的水星抵达时间推迟至2026年11月。
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如今MTM已经完成使命并脱离组合体,这一巡航推进问题不再主导下一阶段;但接下来的任务依旧没有多少容错空间。
接下来的时间表:先捕获,再分家,再降轨
按计划,关键节点如下:
- 2026年11月21日:组合状态下的MPO与Mio将启动MPO的化学推进系统,实施水星捕获入轨。
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- 2026年12月9日至10日:Mio预计与MPO分离。
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- 至2027年初:两器将完成共16次轨道机动,把最初的高椭圆轨道逐步降低并调整为各自的极地科学轨道。
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- 2027年4月6日:在完成在轨测试、调试与轨道获取后,常规科学观测计划开始。
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其中,MPO将侧重近距离研究水星本体;Mio则主要观测水星磁层及其周边空间环境。
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为什么水星入轨特别难?
水星靠近太阳,太阳强大的引力使探测器在抵达附近时速度很高。若要被水星稳定捕获,必须进行大幅减速;同时,近太阳环境也带来严苛的热控与供电约束,局部温度可超过350℃。
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更复杂的是,这不是一艘探测器的单一入轨任务,而是两艘科学轨道器先以组合状态抵达、再先后分离并进入不同轨道。推进点火、姿态控制、通信、太阳翼供电和热控限制,必须在每个阶段相互协调。因此,ESA将其视为最复杂的行星抵达流程之一。
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两艘轨道器将研究什么?
MPO和Mio共搭载16台科学仪器,将分别又协同地研究水星的表面成分与地质、形成历史和内部结构——包括其巨大的富铁核心——以及磁场、磁层、稀薄外逸层与太阳风的相互作用。
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双星同步观测是任务的重要价值:它有助于科学家区分由水星自身引发的变化,与太阳风和空间天气短时波动造成的影响。
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需要注意的是,9月3日之后的节点均为计划安排,而非已经完成的事实。2027年4月能否如期进入常规科学阶段,仍取决于水星捕获、双星分离及后续16次轨道机动能否顺利完成。