信使号的担负使命
水星距地球约9100万公里，“信使”号直接飞到水星只要3个月左右，而为进入水星轨道，“信使”号要先在太阳系内飞行6年多的时间，其中主要原因在于，为了尽量压缩太空探测项目的开支，美国宇航局不能把探测器研制得过大、过重。“信使”号如果要直接进入环水星轨道，需要携带更多燃料，这就意味着需要更大载荷的运载火箭和更高的科研成本。受发射运载重量的限制，“信使”号没能携带足够的燃料上天。因而“信使”号需在太阳系内部先进行数年长途环绕漫游使自身减速。它将在飞经地球一次、飞经金星两次、环绕太阳15圈获得足够引力支持后，在第三次飞过水星时由于引力作用，“信使”号会先被猛烈甩向金星，然后借助“弹弓效应”，于地球时间2011年3月再次被弹向水星顺势“滑进”水星轨道，开始为期一年的环水星飞行；其间，“信使”号探测飞船上的7种科研仪器将对水星的表面、空间环境、地质化学及空间距离等进行全面探测，收集相关数据。这次“信使”号的水星轨道探测项目，是美国宇航局雄心勃勃的行星探测系列项目“发现计划”的一部分。多年来美国太空探测的庞大开支及其实用性一直受到美国纳税人的质疑，美国宇航局在向联邦政府申请科研经费时也颇费思量因而美国宇航局在1994财年正式启动行星探测“发现计划”时，提出以更快、更好、更省为方针要求连续进行科研目标高度集中、而又花钱不是太多的项目，以解答太阳系内许多不为人类所知的行星之谜， 美国国家航空暨太空总署，08年2月1日公布“信使号”太空船飞越水星未知地表时所拍到的影像和资料。水星是太阳系最小的行星，也是与太阳距离最近的行星，华盛顿卡内基研究所“信使号”任务首席研究员索罗门在记者会中表示：“这次飞行让我们看到太空船以前从未见过的水星部份，我们的小太空船已传回像金矿般令人兴奋的资料，，美国宇航局的“信使”号探测器拍摄的1213张照片中的一部分在30日公开，它们有助于支持这样一个观点：水星上点缀着古代留下的火山，随着时间推移，这颗行星在不断收缩，形成像皱纹般的山脊但是其他一些图片非常令人惊讶和迷惑不解。任务首席科学家、卡耐基华盛顿研究所的肖恩?索罗门表示，其中一张照片中捕捉到的蜘蛛形状的地貌“跟我们在太阳系其他地方看到的情形都不一样。”这张图片上显示出一个像大陨石坑的图形，周围延伸出很多模糊的线条。水星是最靠近太阳的行星，人们经常把它和地球的卫星――黑白分明的月球进行对比。但是这些最新照片显示了水星不为人知的一面，通过它们科学家了解到这颗行星的多彩一面，它上面曾有火山活动。在美国宇航局不断改进的高科技设备的帮助下，“信使”号拍摄到的照片显示出淡蓝色和暗红色。负责美国宇航局的“信使”任务的设备科学家约翰-霍普金斯大学的路易斯?普罗克特说：“水星有颜色分明的红色和蓝色区域它看起来和月球并不一样太空总署表示，信使号的仪器提供水星阴暗面的陨石坑地形轮廓与其他地质特征资料，这些特征在太阳系独一无二水星表面有绵延数百公里的巨大悬崖，透露出这个行星早期历史断层活动的型态，太空总署说，这艘太空船也发现另一个独特特征：从复杂中心地区辐射出超过一百条狭窄而平坦的低谷，这是此前在水星和月球上都不曾见过的，科学家将之称为“蜘蛛”。罗德岛布朗大学科学团队的共同研究员海德说：“接近蜘蛛的中心有一个陨石坑，但陨石坑究竟是原始构成还是之后才出现，此刻仍不清楚，信使号将在二零一一年最后一次飞掠水星，并进入水星轨道进行长达一年的研究。在那之前，它还会两度飞越水星分别在二零零八年十月和二零零九年九月。这艘太空船从二零零四年八月发射以来，已经飞越地球一次，金星两次当它完成长达六年半的探索之旅时总共将飞行七十八亿公里。信使号飞船于2008年1月15日凌晨飞掠水星，其轨道距离水星表面最近时只有约200公里。这是人类探测器时隔30多年后再次飞掠水星。10月6日第二次近距离飞越水星，拍摄了大量水星表面图像，并收集到一系列科学观测数据美国宇航局发布的消息说，“信使”号这次在整个飞越过程中拍摄了1200多幅图像，其轨道距水星表面最近时仅200公里左右，预计美国东部时间7日凌晨就可以开始接收到“信使”号传回的图像和数据。　据美国宇航局专家介绍“信使”号此次水星之行重在为六大问题寻找答案。破解这些疑团不仅有助于研究水星，也会促进科学家们更深入了解地球等类地行星的形成和演化。 1、水星的密度水星的体积与月球相似，而其密度则比月球大得多，仅比地球略低，在太阳系内部的类地行星中位居第二。而如果没有行星自身引力对内部的压缩作用，水星的密度将比地球更大。科学家们曾根据其密度推测，水星中有65%是富含铁等金属的内核，这一比例约相当于地球的2倍。“信使”号携带的多种分光计能够测量水星表面的元素构成，有关结果有望用于验证有关水星密度的各种理论。2、水星的地质史1974年和1975年，美国“水手10”号飞船曾对水星45%的表面区域进行了拍照，照片上的水星表面古老并布满了坑与月球表面颇为相似。但“水手10”号所拍照片并未提供有关水星表面形成机制的足够细节，“信使”号上的仪器可拍摄水星整个表面，并分析其表面岩石的矿物和元素构成，科学家们希望能在此基础上确定塑造了水星表面的各种地质过程发生的顺序。3、水星内核结构“水手10”号曾意外地发现，水星拥有分布于整个星球的磁场。在其他类地行星中，只有地球具备相同特征。地球磁场据认为由外层地核中液态岩浆的运动所形成，体积比地球小得多的水星，照理说其内核早就应该冷却并完全固化。现今的水星磁场是该行星早期原始磁场的残余物，还是说水星内核并非完全是固体从而导致了磁场的形成“信使”号对水星内核结构的研究，将有助于更好解释地球这样的类地行星如何产生磁场。4、磁场特性地球磁场会对太阳风和太阳耀斑等太阳活动作出反应，经常产生高度动态的变化。“水手10”号曾发现水星磁场也会有类似动态变化，但该飞船的探测结果未能很好揭示出水星磁场的特性。“信使”号将利用磁强计等对水星磁场展开长时间的详细观测，进而确定水星磁场强度及其变化规律。5、两极的冰水星是距离太阳最近的太阳系行星，表面温度最高可达450℃，但其两极巨大的环形山内侧却永远照不到阳光那里的恒定温度低于零下212℃。1991年，科学家们首次根据雷达观测图像发现，水星两极环形山内侧具有很强反射能力，最为普遍的一种看法认为，这些区域存在着冰。“信使”号的一个任务是检验水星上到底有没有冰，6、水星的挥发物水星拥有极为稀薄的大气层，水星大气层中已知存在氢、氦、氧、钠、钾和钙等6种元素，这些元素据认为来自于各种渠道，通过不同方式进入水星大气层。“信使”号将借助多种分光计研究水星大气层的构成，并确定其中的各种分子究竟通过什么方式而产生7、水星背面什么样美国宇航局的“水手10号”是曾经探索过太阳系内这个神秘世界的唯一一艘飞船。但是它仅拍摄到水星不到45%的表面(一个陨石坑地形)图像。这意味着除了地面上的雷达进行的少量观测外，我们几乎对这颗行星的一大半一无所知亚利桑那州霍普金斯山多镜面望远镜天文台的主管菲斯·维拉说：“关于水星的另一面是什么样子，我们不能过于自信。到目前为止，每一颗太阳系天体都与另一颗看起来非常不一样。我们正期待着水星另一面给我们带来的巨大惊喜。”8、水星靠近太阳的一面有冰在水星最靠近太阳的一面，温度最高可达800多华氏度(425摄氏度)，这种环境下有冰存在着实令人震惊。对雷达来说，冰的反光性更高，据地面雷达显示，在水星极地永远得不到阳光照射的黑暗的陨石坑深处，可能有结冰的水沉积物存在。这些水可能来自水星的内部气体，或者是来自陨星相撞时产生的水汽。 “信使号”飞船将在水星上永远处在阴暗处的极地陨石坑底部寻找氢。如果这艘飞船能发现氢，就说明它可能已经在这个像地狱的世界里发现了冰。9、水星的体积在缩小随着水星内核冻结，这颗行星可能正在收缩。“水手10号”飞船拍摄到的照片显示，水星表面似乎有从内部延伸出来的褶皱导致水星上出现一条1英里高、数百英里长的巨大悬崖“信使号”飞船将留心观察水星背面的此类褶皱迹象并将通过分析该行星的磁场来研究它的金属核。10、水星轨道内有祝融小行星科学不知道是否有一群号称“祝融小行星”的天体位于水星的轨道内部，隐藏在炫目的阳光之中？虽然“信使号”飞船在靠近水星期间探测这些小行星的机会非常有限，但是它还是有一次探测这些小行星的机会。为了避免被太阳烤干“信使号”将一直躲在朝向太阳的遮阳伞内，飞船上的科学仪器将远离太阳。“信使号”任务的主要调查员肖恩·索罗门表示不过科学家还将利用“信使号”“查找那里可能仍然存在现代祝融小行星的任何线索，11、水星的大气来自哪里水星那令人难以置信的稀薄大气非常不稳定，经常从这颗行星的微弱重力的束缚中逃逸出去。科学家还不清楚水星的大气从哪里获得源源不断的补充。研究人员怀疑，水星大气中的氢和氦正是借助太阳风(太阳发出的带电超声波粒子流)被不断地带到这里。其他气体可能是从水星表面蒸发出的，或者是从这颗行星内部渗出的还有可能是被蒸发掉的陨石带来的。维拉表示，“信使号”将对这颗行星的大气进行近距离观测以查明水星大气是如何产生的，12、为什么水星有磁性“水手10号”获得的一个完全出乎意料的发现是，水星有磁场。从理论上来说，行星只有快速旋转和拥有熔融核时才能产生磁场。然而水星旋转一周需要59天，并且它是如此小，大约仅是地球体积的三分之一因此它的内核应该在很久以前就已经变凉了。为了揭开这个谜团，“信使号”将探测水星的磁场。一些天文学家认为这颗行星的磁场已经静止了但是前几年科学家发现水星似乎有一个熔融核，因此这颗行星仍然能有效地产生磁场。13、为什么水星的金属含量如此高水星的密度极其大，因此研究人员估计这颗行星铁含量丰富的内核的重量可能占整个星体重量的近三分之二这是个令人吃惊的数字，它是地球、金星或火星重量的两倍。换句话说就是，水星的内核可能占据这颗行星直径的四分之三。有关这种与众不同的密度的一种解释是，在数十亿年前的猛烈撞击过程中，水星最初的外表被剥落这次撞击还把水星移向太阳，到达所处的位置。另一个理论显示，水星就是在这个位置形成的为了查明两个有关水星起源的理论哪个更正确，“信使号”的小型化科学仪器将探测该行星的地质状况。了解水星的形成过程将有助于天文学家进一步认识行星的演变过程， 5，美国宇航局的“信使”号探测器开始实施一系列水星轨道制动动作，并于2004年3月17日顺利进入水星轨道。这是人类航天史上首次成功将一颗探测器送入水星轨道。信使号（MESSENGER），是“MErcury Surface,Space ENvironment,GEochemistry,and Ranging”的缩写，意为：“水星地表，空间环境，地质化学和全向遥测”。美国宇航局局长查尔斯·博尔顿（Charles Bolden）说：“这项任务将在接下来的一年时间内继续带给我们有关水星的最新数据”他正在位于马里兰州约翰·霍普金斯大学应用物理实验室的“信使号”飞船控制中心内。此时，工程师们正忙着接收探测器发回的测控数据，以便确认探测器确实已经正确入轨。他说：“美国宇航局的探测计划正在不断改写着我们的教科书。而信使号计划正是我们不断努力扩展人类知识边疆的最好例证。”美国东部时间21:10信使号已经按照既定程序关闭了反冲发动机，探测器已经顺利进入环绕水星的轨道，但工程师们仍然需要等待探测器发回更多的精确数据。10:45，信使号的高增益天线指向地球并开始传送数据。经过分析之后地面控制工程师们正式宣布，信使号探测器已经成功完成轨道制动并顺利进入了水星轨道没有发现异常在制动过程中，信使号的主发动机点火约15分钟，将飞船减速，从而被水星引力捕获，进入轨道。这一动作发生在距离地球约9600万英里（约合1.54亿公里）外的深空。“自从差不多6年半之前信使号发射升空以来，这次是最大的一个里程碑，”彼得·巴德尼（Peter Bedini）说。他来自应用物理实验室，是信使号的项目经理。他说：“这一成就是各位项目组成员辛勤努力的结果，导航控制、飞行引导和其他各小组的成员都非常了不起，正是他们确保了探测器能长途跋涉49亿英里（78.86亿公里）并安全抵达水星，在接下来的数周内，应用物理实验室的工程师们将努力确保飞船各系统在水星附近的严酷环境中保持良好的工作状态。飞船上的各种仪器将开机接受检查，信使号探测器将正式展开科学探测工作。“尽管距离地球并不是很远，但在过去的数十年间水星探测一直是一片空白，“西恩·所罗门（Sean Solomon）说他来自华盛顿卡内基研究院，是信使号项目的首席科学家。“这是历史上第一次，我们将一座天文台设置在了太阳系最内侧一颗大行星的轨道上。我们将努力揭示水星的秘密，有关它的最新数据将帮助我们更好的理解类地行星的形成和演化机理，人类上一次探测水星，也是唯一的一次探测器考察行动是在1974年，当时美国的“水手10号”探测器近距离飞越了水星上空，但是由于技术原因无法进入轨道。约翰·霍普金斯大学应用物理实验室（APL）设计并制造了信使号飞船。受美国宇航局科学任务董事会的委托该实验室也负责飞船的运行和管理， 美国太空总署（NASA)3月30日公布宇宙飞船“信使号”传回的首批照片，这是史上首见由宇宙飞船在水星轨道拍摄的水星表面照片。根据探测资料，水星日夜温差超过摄氏570度。科学家期待宇宙飞船能在未来至少一年的任务中在水星上发现水。水星是太阳系中最靠近太阳的行星。经过六年半的飞行长达79亿公里的旅程“信使号”（Messenger）终于在三月十七日进入水星轨道，并传回数百张的首批水星照片马肖（Machaut）陨坑直径约为100公里，这张照片是信使号在2008年10月6日拍摄的。NASA表示：“今天清晨5点20分，信使号捕捉到水星的历史性画面，这是宇宙飞船首次于轨道上获得水星影像，信使号费时六个小时，拍了363张影像。根据NASA发布的照片，第一张照片上方显示名为“德布西”的特殊黑色陨石坑，下方则是接近水星的南极地区过去没有宇宙飞船曾目睹这片区域，令人尤感兴趣的是水星南北两极的陨石坑阴影处。由于阳光照不到极地，科学家期待信使号能在该处找到结冰的水，照片上标注出一些水星陨石坑。水星表面温度非常极端，白天高达摄氏462度，熔点232度的锡和327度的铅等金属，在水星表面都会变成液态；到了晚上，温度骤降至摄氏零下148度，日夜温差574度。任务发言人索罗门（Sean Solomon）表示：“信使号传回首批影像，及其设备所获得第一手测量数据，都只是开始预期未来几年将汇入更多新信息，过去美国“水手十号”（Mariner 10）宇宙飞船曾在一九七四和一九七五年两度飞越水星，趁飞越时在远处拍照“信使号”则是在距离水星地表最近200公里的轨道拍照，接下来信使号将展开至少一年的沿水星轨道绕行任务照片展示了之前从未见过的水星地表区域，携带照相机的信使号探测器在450公里的高空中拍下了这幅照片发生在照片区域之外的一次碰撞所产生的次级陨坑遍布整个视野，其中的一些陨坑形成了奇特的链状，进入水星轨道经过约6年半的飞行，美国宇航局的“信使”号水星探测器终于进入绕水星运行轨道，成为有史以来第一颗进入水星轨道的探测器尽管美国宇航局发射的“水手10号”探测器曾于1974~1975年从水星旁飞过，拍到过一些照片而且几十年以来天文学家们也一直根据这些照片进行研究，但是“水手10号”并没有拍到水星全貌，这些空白将由“信使”号来填补。在为期一年的观测中，探测器将对水星地表进行详细测绘，同时会研究水星的构成、磁环境、稀薄的大气层以及其他特征。(I_M_G)
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