七年抵达水星

本文发表于《大众科学》的前博客网络，反映了作者的观点，不一定反映《大众科学》的观点

你可能会认为，让重力把你拉近一个巨大的物体比试图将自己从那个巨大的物体中拉开更容易。当然，如果你的目的只是坠落，那可能是真的。但是，如果你从一个稳定的轨道开始，并且想要到达另一个稳定的轨道，并且想要进入另一个已经围绕第一个巨大物体运行的巨大物体的轨道，那么，你还有一些工作要做。

以访问水星这颗行星为例，它在距太阳平均 3600 万英里的位置绕太阳运行，而地球的平均距离为 9300 万英里。在这个位置，水星的轨道速度约为地球的 1.6 倍（地球的轨道速度已经高达每秒 30 公里），需要付出相当大的努力才能与之匹配。与太空飞行中始终一样，关键的衡量标准是“delta-v”，即从 A 点到 B 点所需的净速度变化。对于从地球到水星的旅行，delta-v 成本很高，因此我们必须巧妙地偷偷靠近它。

对于欧洲航天局的BepiColombo 任务前往水星，诀窍是利用七年的转移时间，并不少于 9 次行星飞掠，以利用行星轨道角动量（和重力）的极小部分，来巧妙地与太阳的内太阳系世界相交。BepiColombo 实际上是两个合二为一的航天器：一个带有望远镜成像、光谱仪（包括伽马射线和中子光谱仪 - 有利于寻找冻结水的迹象）以及其他仪器的轨道飞行器，以及一个用于研究水星磁层环境的独立轨道飞行器。

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于 2018 年 10 月发射进入类似于地球的日心（以太阳为中心）轨道，它将使用一系列行星遭遇，最终于 2025 年 12 月“弱捕获”进入水星周围的极地轨道。第一次重大遭遇就发生在 2020 年 4 月 10 日本周，当时 BepiColombo 以约 12,700 公里的令人神经紧张的近距离掠过地球。这样做时，它提供了我们新月形世界的美丽景象（此处显示距离约为 220,000 公里）——这是一个非常需要的提醒，提醒我们除了人类的日常考验之外，还有其他事物，而且我们的世界在坚持不懈。

此操作将 BepiColombo（仍在绕太阳运行）送往 2020 年 10 月与金星相遇的路径，然后在 2021 年第二次飞掠金星，随后至少六次飞掠水星，每次都逐渐调整航天器的轨迹，直到它可以在 2025 年进行最终捕获操作。

有趣的是，这是 BepiColombo 于 4 月 10 日最接近地球时捕获的延时序列，这是一场（以宇宙标准衡量）令人毛骨悚然的街头竞速，也是我们最后一次如此接近这种好奇物种的技术产物。