一枚欧洲火箭已准备好发射有史以来最雄心勃勃的探测水星的任务，水星是地球在太阳系中一度被忽视的兄弟。
这项耗资 16 亿欧元（18.5 亿美元）的探险，携带 2 个机器人轨道器，是欧洲航天局开展的最昂贵的任务之一，其中包括日本迄今为止对国际太空合作的最大贡献。
如果一切按计划进行，BepiColombo 将于 10 月 19 日深夜从法属圭亚那库鲁航天中心搭乘阿丽亚娜 5 号重型运载火箭升空。
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然后，它将开始为期七年的水星之旅。 当它到达那里时，这艘行星际飞船将向水星轨道释放两个探测器：欧洲航天局 (ESA) 制造的水星行星轨道器 (MPO) 和日本宇宙航空研究开发机构 (JAXA) 制造的水星磁层轨道器（昵称 MIO）。
这两个轨道器将调查太阳系最内侧和最小行星的奥秘。 曾经认为饱受阳光炙烤的水星是一个静态、乏味的地方。 但近年来，它揭示了许多令人惊讶之处，从不寻常的磁场到在一些陨石坑中发现的水冰沉积物。
漫长的道路
BepiColombo 最初在 1990 年代构思，经历了漫长而复杂的孕育过程，项目总科学家、荷兰诺德韦克欧空局的行星物理学家约翰内斯·本克霍夫说。 这使得团队在最后倒计时临近时更加渴望。
“这是一个伟大的时刻，”在 BepiColombo 工作了近 15 年的本克霍夫说。 “现在它正在变成现实。”
水星位于太阳引力井的深处，这使得到达水星成为一项巨大的技术挑战。 为了到达那里，航天器必须失去地球轨道运动赋予它的大部分动量，以便它可以向太阳坠落。
但航天器还必须避免超调，这会导致它像彗星一样掠过太阳。 由于这些复杂性，前往水星所需的能量是前往火星的八倍，并且时间要长几年。 BepiColombo 将使用先进的太阳能离子推进器，并结合总共九次飞越地球、金星和水星本身的引力辅助。
此外，水星上的阳光强度是地球附近外太空的十倍，并且这颗行星几乎没有大气层的表面温度达到 400 °C。
BEPICOLOMBO 的数字
1 次地球飞越
2 次金星飞越
6 次水星飞越，之后于 2025 年 12 月 5 日到达轨道
7 年 到达水星轨道
9 十亿公里 总旅行距离
13 分钟 探测器与地球之间单程信号的最大传输时间
60 公里/秒 探测器将达到的最快速度
2.4 亿 公里 探测器与地球之间的最大距离
–180 °C 至 +450 °C 探测器在水星将经历的温度范围
来源：ESA
所有这些因素使得水星成为内太阳系四颗行星中探索最少的行星：迄今为止，唯一进入水星轨道的另一个探测器是 NASA 的信使号探测器，它在 2011 年至 2015 年间花费了 4 年时间研究这颗行星。
较早的 NASA 探测器水手 10 号在 1974 年多次飞越水星，但没有进入其轨道。
即将到来的欧洲-日本任务以已故的意大利科学家朱塞佩·“贝皮”·科伦坡的名字命名，他研究了水星并构思了水手 10 号的引力辅助轨迹。
近距离接触
BepiColombo 的两个探测器 MPO 和 MIO 将各自有自己的科学重点（参见“水星之旅”）。
MIO 将专注于水星周围的环境——特别是磁场及其与太阳风的相互作用。
MPO 将主要扫描和绘制行星表面地图，使用可以分析大部分电磁频谱的仪器以及可以揭示行星地壳化学成分的中子。 MPO 将研究引力场——并通过引力场研究行星异常大的铁核——并测试阿尔伯特·爱因斯坦广义相对论的一些微妙预测。
信使号探测器的轨道是椭圆形的，使其能够相对较低地飞越水星北极，大约在 200 公里以上，但在行星南半球上方高达 10,000 公里。
“MPO 真正令人兴奋的地方是[它的]低轨道高度，”马里兰州劳雷尔市约翰·霍普金斯大学应用物理实验室的行星科学家南希·沙博特说，她是信使号探测器的首席科学家，仍在研究其收集的数据。 这将使 MPO 能够以高分辨率绘制整个表面的地图。
MPO 甚至可能发现信使号探测器在其任务结束时坠落到表面时造成的 16 米宽的陨石坑——可能会暴露有趣的岩石层，沙博特说。
沙博特和她的合作者发现了令人信服的证据，证明在北极附近一些陨石坑的永久阴影区域存在冰沉积物。 主要理论是小行星将冰输送到地表； 类似的理论认为，地球上的大部分水来自小行星或彗星的轰击。
对充满冰的陨石坑的进一步研究——包括可能存在于行星南极的陨石坑——甚至可能促成未来的任务，其中可能首次包括着陆器。 “到达地表是下一步，”沙博特说，她是将试图为这样的任务提出科学论证的工作组的成员。
与此同时，MIO 将持续旋转，以获得水星磁层及其周围粒子的全天空视图，MIO 项目科学家村上豪说。
“我们的粒子传感器几乎可以覆盖[整个]视野，”JAXA 宇宙科学研究所（位于相模原）的行星科学家村上说。 水星周围强烈的太阳风可能与围绕相对凉爽的红矮星（银河系中最常见的恒星）紧密运行的行星周围的恒星风相当。 因此，研究水星可能有助于科学家了解哪些条件可能有利于外星行星上的生命，村上说。
BepiColombo 探测器的设计寿命至少为两年，尽管它们的任务可能会延长一点。 但迟早，高温会追上它们，本克霍夫说。 “我们的时间是有限的。 水星是一个恶劣的环境。”
本文经许可转载，首次发表于nature.com，日期为 2018 年 10 月 15 日。