过去四个月,来自欧空局和业界的团队一直在努力克服导致贝皮科伦坡号推进器无法全功率运行的故障。欧空局/日本宇宙航空研究开发机构的任务仍在进行中,新的轨道将于周三将其带到距水星表面仅165公里的地方。

第四次水星飞掠开启贝皮科伦坡号的新轨迹

此次飞掠将使贝皮科伦坡号比以往任何时候都更接近水星,它将降低航天器的速度并改变其方向。这也让我们有机会在主要任务开始之前拍摄水星的图像并微调科学仪器的操作。最接近水星的时间定于9月4日23:48CEST(21:48UTC)。

贝皮可伦坡号于2018年10月发射升空,并利用九次行星飞越:一次飞越地球,两次飞越金星,六次飞越水星,帮助其进入水星轨道。一旦进入轨道,任务的主要科学阶段即可开始。

即将进行的飞掠将是贝皮科伦坡号第四次飞掠水星。虽然这一直在计划之中,但由于ESA飞行动力学团队设计了一条新路线,贝皮科伦坡号将比原计划靠近水星约35公里。

为什么访问水星如此困难?

水星是太阳系中探索最少的岩石行星,主要是因为前往那里非常困难。随着贝皮科伦坡号越来越接近太阳,恒星强大的引力使航天器加速向太阳方向移动。更重要的是,这艘航天器从地球发射时携带了大量能量,速度太快,无法被捕获到围绕小水星的轨道上。

如果仅使用机载推进器克服这两个障碍将非常困难。因此,贝皮科伦坡号还利用重力辅助飞行来帮助它消耗能量并减速到足以最终被捕获到水星轨道上。

贝皮科伦坡号的水星之旅变得更加史诗般

BepiColombo的独特之处在于它由两颗将绕水星运行的科学轨道器组成——ESA的水星行星轨道器和日本宇宙航空研究开发机构(JAXA)的水星磁层轨道器。这两颗轨道器由水星转移舱(MTM)一起运送到这颗神秘的星球。2024年4月,BepiColombo开始出现问题,导致MTM的电动推进器无法全功率运行。

工程师发现MTM的太阳能电池阵列与负责提取电力并将其分配到航天器其余部分的装置之间存在意外电流。机载数据表明,这导致电力推进可用的电力减少。

欧洲航天局贝皮哥伦布任务经理圣马丁内斯解释说:“经过数月的调查,我们得出结论,MTM的电动推进器仍将以低于2025年12月进入水星轨道所需的最低推力运行。”

ESA飞行动力学团队巧妙地设计出了一种解决MTM推力减小问题的方案。他们设想了一条新轨迹,该轨迹保持了水星的基线科学任务,但允许航天器在任务的巡航阶段使用较低的推力。有了这条新轨迹,贝皮科伦坡号现在预计将于2026年11月抵达水星。

贝皮科伦坡号第四次、第五次(2024年12月)和第六次(2025年1月)飞掠水星的计划均按计划进行。这三次飞行都将改变航天器的速度和方向,使其与水星绕太阳的轨道更加协调。

MTM将在2024年9月至10月启动推进器,让贝皮科伦坡号进入新轨道。第四次飞越将使贝皮科伦坡号比计划中更接近水星,有助于减少第五次飞越所需的推进力。然后,第六次飞越将用于进入新轨道。

水星上的科学:未来之事的预告

除了到达日期推迟之外,贝皮科伦坡号任务的其余部分预计将按计划进行,科学目标不会受到影响。欧空局预计,此次任务将产生同样的科学成果,两颗轨道器上的16台仪器将收集数据。

其中十台仪器可在本周的飞掠期间操作,让我们再次领略主要任务中可以期待的科学发现。磁、等离子体和粒子监测仪器将在最接近之前、期间和之后对环境进行采样。其他仪器无法操作,因为它们的视野被运载航天器遮挡。

贝皮科伦坡号项目科学家约翰内斯·本霍夫(JohannesBenkhoff)表示:“尽管处于‘堆叠’巡航配置,但贝皮科伦坡号能够在这些短暂的飞行中增进我们对水星的了解和认识,这太令人兴奋了。”

“我们将把我们世界一流的科学实验室飞越水星环境中多样而未开发的区域,这些区域一旦进入轨道就无法进入,同时我们也将提前做好准备,确保我们能够尽快、顺利地过渡到主要科学任务。”

在飞行过程中对仪器进行测试对于科学团队来说非常有价值,可以检查他们的仪器在主要任务开始前是否正常运行。