歐洲空間局水星探測器 10 月 20 日發射:探索極端之地

2020-12-06 IT之家

北京時間10月19日消息，歐洲空間局（ESA）負責貝皮可倫坡號（BepiColombo）水星探測器的團隊剛剛完成了一次「彩排」，為10月20日的發射做好了準備。這次彩排在德國達姆施塔特的歐洲空間局歐洲空間業務中心（ESOC）進行，是發射前最後一個重要步驟。

▲歐洲空間業務中心的任務控制團隊正在進行模擬發射的演練

來自任務操作、飛行動力學、地面臺站和軟體系統等方面的專家，與來自科學和管理團隊及製造商的代表聚集在一起，共同為這次獨一無二的複雜任務進行最後倒計時和發射的演練。歐洲空間業務中心主控制室的工程師進行了一整天的工作，模擬貝皮可倫坡號的發射過程，維護數據，並與歐洲空間局空間發射場（位於法屬蓋亞那的庫魯）及各個地面站的同行保持語音聯繫。

真正的倒計時將在歐洲中部夏令時間10月19日晚上8點（北京時間20日凌晨2點）之後開始，發射時間定於10月20日凌晨3點45分（北京時間上午9點45分）。屆時，阿麗亞娜-5（Ariane 5）運載火箭將從庫魯發射升空，運送貝皮可倫坡號前往水星。

前往極端之地

「水星是一顆極端的行星，到達那裡需要同樣極端的技術、導航解決方案和專業操作技能，」歐洲空間業務中心任務運營負責人保羅·費裡（Paolo Ferri）說，「探測器離開地球之後，將在7年內飛行90億公裡，以每秒60公裡的最高速度進行9次行星飛掠，最終到達內太陽系中被探索最少的那顆行星。」

▲信使號（Messenger）探測器拍攝的水星

在此次彩排之前，任務團隊已經進行了4個月的模擬訓練，對貝皮可倫坡號水星探測器飛行控制的所有階段進行了演練，包括如何處理各種意外事件。任務控制人員通過一條類似臍帶的電纜與探測器連接，完成了這次測試。這條電纜會在在發射之前幾分鐘斷開。

在地球與太空之間

在任何太空任務中，飛行的最初幾個小時和進入太空的最初幾天是最為關鍵的時期。從發射到探測器在預定軌道上穩定運行，貝皮可倫坡號將處於工程師們所說的「發射和早期軌道階段」（Launch and Early Orbit Phase，LEOP）。在這一階段，探測器將逐漸啟動並進行系統檢查，以確保一切正常運行。

「在這個時間節點，我們處於地球和太空的交界處，」貝皮可倫坡號探測器運營經理艾爾莎·蒙塔尼翁（Elsa Montagnon）說，「探測器的關鍵部分，比如推進器或太陽帆，都必須在脫離運載火箭之後、地麵團隊完全接管控制之前儘快啟動。在此之前，探測器的功能無法完全運轉。」

▲貝皮可倫坡號發射後與運載火箭的分離（想像圖）

在升空大約26分鐘後，貝皮可倫坡號將與阿麗亞娜-5運載火箭的上面級分離，10分鐘之後，歐洲空間業務中心的任務團隊將熱切地等待來自這個星際探測器的第一個信號。之後，貝皮可倫坡號將獨自航行。

這一「信號採集」（Acquisition of Signal，AOS）預計將發生在歐洲中部夏令時間凌晨4點22分（北京時間上午10點22分），將由位於西澳大利亞的新諾舍（New Norcia）地面站接收。該地面站屬於歐洲空間局跟蹤站網絡（ESTRACK）的一部分。ESTRACK是由多個地面站構成的全球性系統，主要任務是搜集太空飛行器的信息，與歐洲實施的任務保持通信。

與那些在地球軌道上「度過一生」的衛星相比，貝皮可倫坡號即將遠離母行星，朝著水星的方向飛行。在任務控制團隊與探測器建立數據連接之後，各團隊還需等待大約一個小時，讓探測器部署好太陽能陣列，而部署天線的時間還要更長。地麵團隊將通過遙測技術（實時狀態更新）「看到」這些關鍵步驟。

儘管貝皮可倫坡號的主科學攝像機在前往水星的旅途中始終被隱藏著，但它還配備了3個低解析度的監控攝像機，可以為太陽能陣列和天線是否準確部署提供額外的視覺確認。歐洲空間業務中心將在周末期間接收到太陽能陣列和天線部署情況的圖像。

在飛行控制人員最終確定任務有了良好的開端之前，所有這些信息都將被仔細評估。「這是令人激動的時刻，」歐洲空間局運營總監羅爾夫·德森（Rolf Densing）說，「經過幾個月的演練，任務控制中心的各個團隊都非常期待貝皮可倫坡號從我們的星球出發，他們已經準備好在7年時間裡，每天都小心地指引它，直到它到達水星。」

一個探測器，兩個軌道器

貝皮可倫坡號是由歐洲空間局與日本宇宙航空研究開發機構（JAXA）合作開發的水星探測任務，包含了兩個軌道器：水星軌道器（Mercury Planetary Orbiter，MPO）與水星磁層軌道器（Mercury Magnetospheric Orbiter，MMO）。水星軌道器將對水星進行全面繪圖並研究其表面和內部結構，以及外大氣層特徵。水星磁層軌道器將主要研究水星的磁場環境。在到達目的地之後，水星磁層軌道器將首先放出，接著是水星軌道器，後者將被安排在距離水星最近的軌道上。

該任務以義大利數學家、科學家和工程師朱塞佩·可倫坡的暱稱「貝皮·可倫坡」命名，他曾在1974年的水手10號任務中首次實施行星重力助推技術（利用行星引力進行加速或減速）。在經過7年的旅程之後，貝皮可倫坡號將對水星的表面、大氣層和磁層展開為期兩年的調查，直到2027年結束任務。

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