《少年科学画报》
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守卫水星的小信使
2012-07-10 19:44:18博 引 文并供图
我是一只鹰，是人类的好帮手，送信、捕猎样样在行。不过，我再能飞，也不敢跟“信使”号水星探测器比。“信使”号于2004 年8 月3 日升空，飞行了79 亿千米，于2011 年3 月18 日被水星捕获，成为水星的卫星，这是人类历史上第一次对水星进行全面的环绕探测。
这个信使有点傻
我觉得“信使”号水星探测器就是只“饭桶”。大家可别笑，我是有事实根据的。“信使”号的发射质量为1100 千克，其中燃料就接近600 千克。你看，光燃料就占了它一半以上的体重，还不算是个小饭桶吗？
这只“饭桶”做过一件非常“傻”的事情——水星距地球约9100 万千米，“信使”号从地球直接飞到水星只要3 个月左右；而实际情况是，从2004 年起，“信使”号就在太阳系里转悠了。其间它1 次飞越地球、2 次飞越金星、3 次飞越水星，最终于今年3 月18 日进入环水星轨道。3 个月的近路它不走，偏偏绕着走了6 年的远路，“信使”号怎么这么傻？
你以为去水星这么简单啊？如果是去金星或者火星的轨道，飞船可以利用两颗行星较为厚实的大气层所提供的阻力来减速。水星大气层极为稀薄，“信使”号要想“刹车”减速进入环水星轨道，就要消耗更多燃料，这意味着需要更大的运载火箭和更高的成本。别担心，“信使”号有高招。
航天器在宇宙中飞行有时不需要消耗燃料，而是利用星球的万有引力来给飞船加速。这个星球好比一把弹弓，在航天器缺少动力的时候，送它一程。有了太空中的“弹弓”，科学家们就能为“信使”号设计节省燃料的飞行路线了。先被地球加速，后来又被金星加速；累了就让水星用引力再推一程……在这些“弹弓”的你弹我射之下，“信使”号终于被“弹”进水星轨道啦！这一绝妙的飞行路线还是一位华人女性设计的呢。
神秘的水星，冰火两重天
尽管水星是地球的近邻，但人类对于它的了解却非常有限。因为水星距太阳最近，被太阳耀眼的光芒所笼罩，人们在地球上很难看清它的身影。水星不同地域的巨大温差也让人难以想象。在它能被太阳照射到的一面，温度达到450 摄氏度。但在它无法接触到阳光的一面，最低温度经常维持在零下200 摄氏度。难怪有人把水星比喻为“冰与火的世界”。迄今为止，只有美国的“水手”十号和“信使”号探测器探测过水星。
水星环境实在太恶劣，1973 年11 月3 日发射的美国“水手”十号探测器，只能通过掠过的方式探测水星，草草地拍了一些水星的照片。以现在的标准衡量，这些照片的质量差得可怜，却是30 多年来天文学家了解水星的主要途径。
打着伞的热水瓶
“水手”十号要敢在水星轨道上拍照，早就被烤化了。“信使”号为何能适应水星轨道上的高热环境呢？原来，这只小饭桶还是只高级“保温桶”。“信使”号的两翼就像两面镜子，每面镜子由数千个小“镜子”组成，其中2/3 的小“镜子”用于反射强烈的阳光，剩下的“镜子”用于将阳光转化成电能。“信使”号内部有许多和电子仪器相连的排热管，一直通到飞行器外表。外界温度不高时，排热管开着，向外排放电子仪器工作中释放的热量。当“信使”号飞到水星和太阳之间的位置时，这些排热管将关闭，防止太阳释放的热量侵入探测器内部。电子仪器就在这“保温桶”内维持着20 摄氏度的温度。
仅靠自身隔热，电子仪器还是会被烤化。人们又给“信使”号配备了一把具有高反射性的耐热遮阳罩，对着太阳撑开，像把遮阳伞，为“信使”号挡住大部分热量。
“信使”号示意图
总成本 4.27 亿美元，总重量1100 千克（探测器主体 500 千克+ 推进器600 千克）。
探测器主体体积 1.27 米×1.85 米×1.42 米（长×
宽× 高），跟我展开双翅时差不多，飞行姿态和我也很相似，所以说这个“饭桶”身材也不错哦。
破解水星疑团
“信使”号此次水星之行重在为六大疑团寻找答案。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。
疑团之一：水星的密度为何那么大？
水星的体积与月球相似，而其密度则比月球大得多。“信使”号携带的多种分光计能够测量水星表面的元素构成，可以用于验证有关水星密度的各种理论。
疑团之二：水星具有何种地质形成过程？
“水手”十号发现水星表面有类似于月球的坑槽。这次“信使”号携带的相机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，有望确定各种地质过程发生的顺序。
疑团之三：水星核具有怎样的构成和形态？
“水手”十号曾意外地发现水星拥有分布于整个星球的磁场。“信使”号对水星内核结构的研究，将有助于更好地解释地球这样的类地行星如何产生磁场。
疑团之四：水星具有何种磁场特征？
地球磁场会对太阳风和太阳耀斑等太阳活动作出反应，“水手”十号曾发现水星磁场也有类似动态变化。“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。
疑团之五：水星两极的异常物质是什么？
有人认为，在水星极地永远照不到阳光的阴暗陨石坑深处，很可能有结冰的水沉积物存在。“信使”号的一个任务是检验水星上到底有没有冰。
疑团之六：水星表面有哪些不稳定物质？
水星拥有极其稀薄的大气层。“信使”号将借助多种分光计研究水星大气层的构成，并确定其中的各成分是怎样产生的。
水星核直径占整个水星直径的75%，这使水星几乎和火星一样重，而火星的直径是水星的1.4 倍。下图是太阳系类地行星圈层结构的比例情况，从左至右分别是：水星、金星、地球、火星。在地球的右上角为月球。
“信使”号预计会对水星进行为期一年的科学考察，这只盛满燃料的“小饭桶”，并没有足够的燃料助它重返地球，最终只能螺旋式地撞毁在水星表面。我们应当记住这个一生都在奔跑的小信使，它无惧太阳的炙烤，活跃在太阳系最内侧一颗大行星的轨道上。
