阿里安5發(fā)歐日合作水星探測器，研制耗時約20年
來源：航小宇
阿里安5ECA型運載火箭10月19日在法屬圭亞那庫魯發(fā)射了“貝皮科倫布”水星探測器（火箭起飛時間是北京時間20日上午9時45分）。歷經約20年研制、耗資16.5億歐元的這項任務是歐空局和日本宇宙航空研究開發(fā)機構（JAXA）的合作項目，也是歐洲首次嘗試對距太陽最近、溫度極高的水星開展軌道探測。
“貝皮·科倫布”以20世紀意大利天文學家朱塞佩·科倫布（綽號貝皮，曾開展很多有關水星的先驅性研究）的名字命名。探測器總重4100公斤，由一同發(fā)射的兩個軌道器構成，其中“水星行星軌道器”（MPO）由歐空局負責，將研究水星表面和內部成分，而“水星磁層軌道器”（MMO）則由JAXA下屬的宇宙科學研究所（ISAS）提供，將研究水星磁層。兩者疊放在一起，由“水星轉移模塊”（MTM）送往繞水星運行的軌道。在7年多的旅途中，MMO將由“MMO遮陽罩與接口結構”（MOSIF）進行遮陽防護，而后者還將作為兩個軌道器之間的機械和電氣接口。
歐洲空間科學家將“貝皮科倫布”視為最具挑戰(zhàn)性的長期行星探測項目之一，主要是因水星軌道距太陽太近，令這顆行星難以派探測器造訪和從遠處觀測。據(jù)歐空局官員介紹，由于水星環(huán)境極具挑戰(zhàn)性，“貝皮科倫布”探測器有70%的技術是專門針對本次任務研制的。該局“貝皮·科倫布”項目經理雷寧豪斯把繞水星做軌道飛行比作飛進披薩烤箱。他說，太陽能帆板、熱控系統(tǒng)和防護涂層設計難度大是導致項目研制耗時很長并幾度推遲的主要原因。該任務曾險些因發(fā)現(xiàn)探測器尺寸和項目耗資需明顯增加而被砍。探測器原計劃用俄聯(lián)盟STB/“弗雷蓋特”MT型火箭在庫魯發(fā)射。但相關部門2008年發(fā)現(xiàn)，因重量增加太多，需改用阿里安5ECA型火箭來發(fā)射。
“貝皮科倫布”探測器飛抵水星（效果圖）
科學家之所以希望研究水星，是因為其可為認識行星是如何形成的提供寶貴線索。歐空局此前的所有行星際探測器都是前往太陽系相對較冷的地方，而“貝皮科倫布”是該局首次向“高溫”區(qū)域發(fā)送探測器。另外，與同太陽漸行漸遠的外太陽系探測器需要加速不同，“貝皮科倫布”需克服向太陽靠近過程中越來越大的太陽引力，也就是需要制動。為此，這項任務要巧妙地利用地球、金星和水星本身的引力，并利用太陽能電推進（SEP）技術。當接近水星時，“貝皮科倫布”將利用水星引力和一臺常規(guī)火箭發(fā)動機使自己進入一條極軌道。入軌后，兩個軌道器將同巡航級分離，各自從軌道上開展至少為一個地球年的觀測。
歐空局承擔了該項目總體預算中的大約13億歐元。有JAXA人員稱，日方出資額約為這一數(shù)額的1/10。余下部分由承造各臺科學儀器的各國支付。MPO載有11臺科學儀器，而MMO的儀器數(shù)量是5臺。據(jù)歐空局科學項目主管吉梅內茲介紹，有12個歐空局成員國的30多家公司參與了該項目。除日本外，美國和俄羅斯也為這項任務建造了儀器。探測器研制工作由空客集團和泰雷茲·阿萊尼亞空間公司牽頭。空客該項目經理謝克爾稱，由于水星軌道極高的熱和太陽輻射水平，探測器太陽能電池陣研制工作花了同整星幾乎同樣長的時間。7.5米長的太陽陣必須利用一個復雜的傾斜機構使電池片不直接暴露在陽光下，從而使溫度保持在215攝氏度以下。探測器還必須針對來自水星本身的紅外輻射加以防護。
“貝皮科倫布”原定4月份發(fā)射，但因“水星轉移模塊”（MTM）在準備進行熱試驗時暴露出重大電氣問題，歐空局于2016年11月宣布將發(fā)射時間推遲到10月。這次6個月的推遲并不影響任務的科學回報，但飛抵水星所需時間將變成7.2年，抵達時間將是2025年12月，比原先的預計晚1年。探測器途中將進行1次地球借力、2次金星借力和6次水星借力飛行。
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