ESA-BepiColombo计划

什么是BepiColombo？

“BepiColombo” 是欧洲首次前往水星的探测任务。水星是太阳系中体积最小、人类探索最少的一颗类地行星。该任务由欧洲空间局（ESA）与日本宇宙航空研究开发机构（JAXA）联合实施。BepiColombo 将成为第二个进入水星轨道的探测器，也是迄今为止最复杂的一次任务。水星距离太阳极近，比起土星，轨道器要抵达它更加困难。这颗荒凉的小行星是内太阳系中探索最少的一颗行星。

任务包含两艘科学轨道器：ESA 的“水星行星轨道器”（MPO）和 JAXA 的“水星磁层轨道器”（Mio）。它们由“水星转移模块”一同送往水星轨道。

从下到上依次为：水星转移舱、水星行星轨道器、遮阳板和界面结构、水星磁层轨道器

此次任务搭载了众多科学仪器，旨在解答诸多令人困惑的谜题，例如：在这颗被炙烤的星球上，为何极地的陨石坑中会有冰存在？水星为何拥有磁场？其表面那些神秘的“凹坑”究竟是什么？本次探测将全面研究水星，包括其磁层的结构与动力学、磁层与太阳风的相互作用、以巨大铁核为主的内部结构以及行星磁场的起源。任务还将绘制全球表面元素和化学成分分布图，并对地貌进行成像，以深入理解水星的地质过程，以及撞击坑、构造活动、火山作用与极地冰沉积如何随时间改造水星表面。

这些数据将帮助科学家更好地认识一颗靠近母恒星的行星是如何形成与演化的，并加深对整个太阳系演化的理解。

BepiColombo science themes

名称的由来

任务以意大利数学家兼工程师 Giuseppe (Bepi) Colombo（1920–1984）命名。他解释了水星的一项奇特自转特性——水星每绕太阳公转两周，其自转恰好为三圈。他还首次向 NASA 提出利用金星引力助推，使“水手 10 号”得以多次飞掠水星的行星际轨道方案。

任务情况

• 发射时间：2018年10月20日，火箭从欧洲航天港发射升空
• 组成部分：水星轨道器（Mercury Planetary Orbiter）、水星磁层轨道器（Mercury Magnetospheric Orbiter）、水星转移模块（Mercury Transfer Module）
• 当前状态：任务运行中，正在前往水星的途中
• 水星飞掠时间：2021年10月1日、2022年6月23日、2023年6月19日、2024年9月4日、2024年12月1日、2025年1月8日
• 抵达水星时间：2026年11月
• 水星常规科学探测开始时间：2027年初

水星磁层轨道器（Mercury Magnetospheric Orbiter） MIO 模块

MIO（水星轨道探测器）的目标是详细研究水星周围的环境，包括其磁场、等离子体、稀薄大气层以及尘埃。当MIO绕水星运行时，它接收到的阳光强度约为地球的十倍；此外，它还必须能够承受水星表面辐射出的热量，那里白天气温高达430℃。为了在如此极端的热环境中进行观测，必须采用创新设计。

除了通过设计优化以提升向太空散热效率外，MIO在始终面向太阳的一侧还覆盖了镜面材料，以尽可能减少热量的吸收。由于太阳能电池板背面为黑色，容易吸热升温，因此未在该表面安装任何仪器。

• 阐明水星固有磁场：通过高精度测量水星周围的磁场，揭示其磁场形成的原因。
• 阐明与地球截然不同的独特磁层：观测磁层的结构与动态，并与地球磁层比较，以确定行星磁层的普遍性与特殊性。
• 阐明水星表面释放出的稀薄大气：观测以钠为主要成分的稀薄大气的大尺度结构及其变化，并揭示其生成与消失的过程。
• 观测太阳附近的行星际空间：观测地球附近无法见到的太阳附近强激波，并揭示其能量过程。

水星轨道器（Mercury Planetary Orbiter） MPO 模块

MPO的任务目标是详细研究水星表面（地形、矿物/化学成分）和内部结构（重力场和磁场）。姿态控制系统将确保热防护罩始终朝向强烈的太阳辐射方向。因此，轨道器的设计旨在为需要冷却的设备保持低温状态。

参考来源

• What_is_BepiColombo
• Mercury Magnetospheric Orbiter MIO / BepiColombo