水星金星研究 俄罗斯技术领先

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天文爱好者4月10日得以在近地轨道观测到一个新物体——BepiColombo行星际探测器，该航天器靠近到地球12700千米的地方完成了数次测量。

测量工作由MGNS和PHOEBUS两个俄罗斯光谱分析仪完成。前者记录了来自地球表面的伽马射线，其传感器记录到两个峰值，第一个是尽最大可能靠近地球记录的，第二个是经过有特别多高电荷粒子辐射带时记录的。此时PHOEBUS光谱分析仪对地冕，即以氢原子为主的地球高层大气进行了分析。生成的数据还需要解密。BepiColombo在机动飞行的同时还通过三架类似Go-Pro的自拍摄像头拍摄了一些黑白照片。在照片上地球看起来像半月形，月球则像一小束光线。

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在地球轨道上进行的这些操作虽很难被称为革命性的，却可以为另一个更加雄心勃勃的任务做准备。它们帮助科学家校准了仪器，很快就将对水星的表面和大气层进行探索。安装这两个光谱分析仪的宇宙飞船已出发前往太阳系最小行星，计划于2025年12月5日到达。

BepiColombo是欧洲航天局（ESA）和日本宇宙航空研究开发机构（JAXA）的合作项目，俄方参与了该项目的科学部分。轨道站是2018年10月20日从法属圭亚那库鲁航天发射中心发射的。

轨道站由三个模块组成。第一个（Mercury Planetary Orbiter）用于绘制水星表面地图，第二个（Mercury Magnetospheric Orbiter）将研究行星磁层，第三个（Mercury Transfer Module）负责将探测器送至目的地。到达水星轨道后这些模块将断开连接并开始在不同点对行该星进行研究。

重力机动飞行系列

负责输送的模块（Mercury Transfer Module）使用太阳能电池，还使用旨在在大天体重力作用下改变飞行轨迹的重力机动飞行技术。

图片来源：sci.esa.int

轨道站是4月10日靠近地球时首次完成这一机动飞行的。全世界的人都因新冠病毒（COVID-19）疫情蔓延不得不居家隔离之，任务最关键阶段陷入了艰难时期。但推迟靠近地球技术上是不可能的，整个操作需要项目团队对轨道站进行手动控制。欧洲航天局工程师在德国达姆施塔特的一个飞行控制中心工作，工作人员数量有限制，而且彼此要保持距离。一个关键任务是为34分钟的日食做准备，防止太阳能电池耗尽。

BepiColombo飞行的五年中还要进行8次这样的操作。两次在金星附近，六次在水星附近。第一次靠近金星飞行将于今年10月完成。设备现在就已离开地球。空间站的具体飞行路线可以在欧洲航天局网站上追踪。

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进入水星轨道并不容易，空间站须克服巨大的太阳引力。不过这仅仅是个开始，对系统真正的检验还要晚些才开始，要在零下180摄氏度到零上450摄氏度的巨大温差条件下运行。BepiColombo飞行项目负责人安德烈·埃克马索（Andrea Accomazzo）称此次任务为欧洲航天局历史上难度最大的一次。

轨道站科学任务难度同样很大。水星目前仍是最神秘、研究最少的类地行星。BepiColombo的任务是探究水星磁层及其与太阳风的相互作用，其地质特征和表面化学成分。

上一次任务是美国国家航空航天局（NASA）控制的MESSENGER从2011至2015年间一直停留在水星轨道，为科学家留下了两个特别令人兴奋的难题。MESSENGER的观测结果表明，水星上有可能有一层冰，其核心百分比比其他星球高。此外，它还含有大量钾，这并非如此接近太阳的物体的特征。这些资料使科学家有理由相信，从前水星位于太阳系的其他地方。这些问题的答案不仅有助于更好地了解水星的演变，也有助于研究整个太阳系的历史。

俄罗斯设备是水星研究的关键

BepiColombo上的俄罗斯设备是最关键的研究工具之一。类似光谱分析仪的MGNS也安装在MESSENGER，不过如今更轻巧，无须内置冷却系统。由于轨道站飞行轨迹特点等原因，MGNS比之前的设备效果更好。

其领导的实验室开发了MGNS的俄罗斯科学院空间研究所核行星学部主任伊戈尔∙米特罗法诺夫（Igor Mitrofanov）说：“尽管MESSENGER已有类似仪器，但该探测器在一条非常延伸的轨道上飞行，仅在北极地区能靠近水星表面。BepiColombo最靠近表面的点在中纬线旁，因此我们的伽马光谱分析仪首次可以清晰地看到其南极和整个南半球的周围环境。”他说：“人类尚未研究过水星南极水的存在导致的中子流弱化情况，但无线电定位结果显示，水星南极同样具有存在水冰的特征。”

寻找金星上的生命

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俄罗斯研究人员未来还打算研究离太阳第二近的行星金星。与水星一样，对金星的研究也远没有比如对火星研究得多。无人驾驶航天器最近一次降落在金星表面是35年前的1985年7月苏联“维加-2”号空间站达到过金星表面。金星-D项目就是填补这一空白的。俄罗斯2003年开始该项目研究，2015年美国国家航空航天局加入其中。

俄罗斯科学家柳德米拉·扎索娃（Lyudmila Zasova）2019年3月宣布，金星-D项目将配备荧光显微镜，在该行星大气层中寻找生命迹象。金星表面被真正的地狱笼罩，温度可能达到465摄氏度，但其大气层条件要好得多，金星云层15-20%由水构成。扎索娃认为，这样的条件下可能会有原始细菌生存。模块计划2029年或2030年发射。

本文为《透视俄罗斯》专稿

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阿列克谢·莫斯克（Alexey Mosko）