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水星離地球近 卻難到達(dá):這是為啥?

2024-05-27 17:35:45 93觀看

如果提問太陽(yáng)系八大行星中距離地球近的行星是哪顆,估計(jì)很多人都會(huì)選擇金星,因?yàn)樗谲壍郎暇嚯x地球近。4Xk壹木網(wǎng)-日常常見問題解答

水星離地球近 卻難到達(dá):這是為啥?4Xk壹木網(wǎng)-日常常見問題解答
圖源:JACOPIN/BSIP SA/Alamy Stock Photo4Xk壹木網(wǎng)-日常常見問題解答

但實(shí)際上,就平均距離而言,距離地球近的行星是水星,同時(shí)水星也是距離所有太陽(yáng)系行星平均距離近的天體。4Xk壹木網(wǎng)-日常常見問題解答

原因很簡(jiǎn)單,當(dāng)這些行星繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)的時(shí)候,任何兩顆行星都有可能彼此遠(yuǎn)離(想象兩顆行星可能會(huì)在太陽(yáng)的兩邊),而水星距離太陽(yáng)近,因此水星距離其它行星的平均距離差不多就是其它行星的軌道半徑而已。4Xk壹木網(wǎng)-日常常見問題解答

然而,雖然水星是距離地球平均距離近的行星,但是水星上目前連一顆軌道航天器都沒有,歷史上也沒有任何一顆航天器著陸過水星。4Xk壹木網(wǎng)-日常常見問題解答

貝皮可倫坡號(hào)(BepiColombo)是人類正在進(jìn)行的水星軌道探測(cè)器任務(wù),它是由日本和歐洲聯(lián)合研制的,于2018年10月份發(fā)射,沒有意外的話會(huì)在2025年12月份進(jìn)入水星軌道。4Xk壹木網(wǎng)-日常常見問題解答

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貝皮可倫坡號(hào),圖源:NASA4Xk壹木網(wǎng)-日常常見問題解答

貝皮可倫坡號(hào)飛行時(shí)間達(dá)到了7年多,這個(gè)時(shí)間幾乎和人類發(fā)射的木星軌道航天器飛行時(shí)間相當(dāng),但地球距離水星的距離只是距離木星的十分之一左右。4Xk壹木網(wǎng)-日常常見問題解答

那么,有趣的問題是,既然水星距離地球近,為什么探測(cè)器卻很少,探測(cè)器的飛行時(shí)間要這么長(zhǎng)?4Xk壹木網(wǎng)-日常常見問題解答

到目前為止,加上我們前面提到的正在飛往的貝皮可倫坡號(hào),人類總共向水星發(fā)射了三顆探測(cè)器。4Xk壹木網(wǎng)-日常常見問題解答

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水手10號(hào),圖源:NASA4Xk壹木網(wǎng)-日常常見問題解答

第一顆是1973年的水手10號(hào),它其實(shí)僅用了 147天就抵達(dá)水星,1975年3月 24日任務(wù)結(jié)束,不過它總共只和水星碰頭了三次(三次飛掠),拍攝了一些水星照片。4Xk壹木網(wǎng)-日常常見問題解答

在水手10號(hào)之后的幾十年里,就再也沒有探測(cè)器和水星接觸了,甚至因?yàn)樗嚯x太陽(yáng)太近了,連望遠(yuǎn)鏡都很少對(duì)準(zhǔn)它,比如哈珀太空望遠(yuǎn)鏡到處拍,就是沒有拍過水星。4Xk壹木網(wǎng)-日常常見問題解答

另一方面,由于水手10號(hào)只拍攝到了45%的水星向陽(yáng)的表面,所以你敢相信嗎?在過去的很長(zhǎng)時(shí)間里,人們都認(rèn)為水星已經(jīng)被太陽(yáng)潮汐鎖定了。4Xk壹木網(wǎng)-日常常見問題解答

第二顆探測(cè)器是信使號(hào),它是2004年8月份發(fā)射的,2011年進(jìn)入水星軌道,這顆探測(cè)器也是足足飛行了7年多。4Xk壹木網(wǎng)-日常常見問題解答

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信使號(hào),圖源:NASA4Xk壹木網(wǎng)-日常常見問題解答

與水手號(hào)不同的是,信使號(hào)進(jìn)入了水星軌道,繞著水星飛行了一年左右才任務(wù)結(jié)束。4Xk壹木網(wǎng)-日常常見問題解答

簡(jiǎn)單地說,你只是飛躍水星的話確實(shí)不需要多少時(shí)間,但是要進(jìn)入水星軌道就要很長(zhǎng)時(shí)間。4Xk壹木網(wǎng)-日常常見問題解答

為什么進(jìn)入水星軌道要7年多?4Xk壹木網(wǎng)-日常常見問題解答

其實(shí),要進(jìn)入水星軌道非常困難,這就是為什么都沒有水星探測(cè)器的原因所在。4Xk壹木網(wǎng)-日常常見問題解答

這種任務(wù)需要巨大的能量——據(jù)信到達(dá)水星的能量甚至比到達(dá)太陽(yáng)系外層矮行星冥王星所需的能量還要多。4Xk壹木網(wǎng)-日常常見問題解答

原因很簡(jiǎn)單,水星距離太陽(yáng)太近了,同時(shí)它自身又太小了。4Xk壹木網(wǎng)-日常常見問題解答

距離太陽(yáng)太近,意味著探測(cè)器靠近水星時(shí)會(huì)被太陽(yáng)巨大的引力不停加速,而水星自身質(zhì)量小,意味著它沒有足夠引力來捕獲快速飛行的探測(cè)器。4Xk壹木網(wǎng)-日常常見問題解答

如果要讓探測(cè)器進(jìn)入水星軌道,就需要讓它減速下來,而要讓探測(cè)器減速有兩種方法:4Xk壹木網(wǎng)-日常常見問題解答

一個(gè)是攜帶足夠燃料來反向推進(jìn),但是這個(gè)方法對(duì)進(jìn)入水星軌道根本行不通,即便使用地球上大的火箭也無法攜帶足夠燃料來讓探測(cè)器減速到足以進(jìn)入水星軌道。4Xk壹木網(wǎng)-日常常見問題解答

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不過,一些天才科學(xué)家想到了第二種方法,就是利用引力彈弓來減速探測(cè)器。4Xk壹木網(wǎng)-日常常見問題解答

引力彈弓本質(zhì)是利用天文物體的相對(duì)運(yùn)動(dòng)和引力來改變航天器的運(yùn)行路徑和速度,它可以加速,也能減速,區(qū)別就在于探測(cè)器和天文物體運(yùn)動(dòng)的相對(duì)方向。4Xk壹木網(wǎng)-日常常見問題解答

簡(jiǎn)單地說,如果彈射后的速度方向與天體運(yùn)動(dòng)方向相同,那么就是加速,相反則是減速。4Xk壹木網(wǎng)-日常常見問題解答

引力彈弓其實(shí)就是解決燃料不足的方案,但是它缺點(diǎn)就是需要更長(zhǎng)時(shí)間,因?yàn)槟阈枰煌ow躍其它天文天體。4Xk壹木網(wǎng)-日常常見問題解答

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圖:引力彈弓的幾種情況4Xk壹木網(wǎng)-日常常見問題解答

目前,探測(cè)器要進(jìn)入水星軌道的話,必須經(jīng)過數(shù)次的引力彈弓減速,從地球到金星,再到水星,需要不停進(jìn)行引力彈弓減速,直到減速到足以進(jìn)入水星軌道的速度。4Xk壹木網(wǎng)-日常常見問題解答

對(duì)于貝皮可倫坡號(hào)而言(信使號(hào)的方案不同),它在地球上完成了一次飛躍,金星上兩次,水星上會(huì)進(jìn)行6次——現(xiàn)在已經(jīng)飛躍并減速了2次,沒有意外的話再減速4次它就會(huì)進(jìn)入水星軌道了。4Xk壹木網(wǎng)-日常常見問題解答

貝皮可倫坡號(hào)是以意大利工程師 Giuseppe·Colombo的名字命名的,他就是研究研究利用行星飛越來修正太空任務(wù)軌跡的先驅(qū)之一。4Xk壹木網(wǎng)-日常常見問題解答

我們現(xiàn)在對(duì)水星的了解其實(shí)大部分都來自信使號(hào),但是很多都只是理論,而貝皮可倫坡號(hào)任務(wù)將會(huì)對(duì)這些理論進(jìn)一步尋找證據(jù)和證實(shí),比如這次任務(wù)可能會(huì)解決水星磁場(chǎng)的問題(水星大小的月球,以及更大的火星都失去了磁場(chǎng),但水星卻有磁場(chǎng)還是比較奇怪的)。4Xk壹木網(wǎng)-日常常見問題解答

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其實(shí),要登陸水星也是相當(dāng)困難的,因?yàn)樗侨狈Υ髿鈱?,沒法進(jìn)行空氣制動(dòng)來著陸,只能通過燃料來制動(dòng)。4Xk壹木網(wǎng)-日常常見問題解答

但是攜帶更多燃料會(huì)讓任務(wù)變得更加困難,所以至今沒有水星著陸的任務(wù)。不過美國(guó)宇航局計(jì)劃2035年發(fā)射水星著陸的任務(wù)——這個(gè)任務(wù)預(yù)計(jì)需要飛行10年時(shí)間。4Xk壹木網(wǎng)-日常常見問題解答

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