走过千山万水,只为敲开邻居的门-为什么水星那么近却那么难去

这是我们的太阳系,地球隔壁是火星和金星,地球隔壁的隔壁是木星和水星。这个模型,尺寸比例和位置关系都是正确的,但是真实的距离比例却很难表现得出来。打个比方,地球和水星之间的最短距离是7700万公里,而地球和木星之间的最短距离却有5.88亿公里,几乎是前者的7倍,所以你真要这么来体现的话,屏幕就不够用了。

好,为什么讲这个?因为同样是隔了“一栋楼”的邻居,水星和木星,在人类太空探索计划上的地位,却悬殊巨大。

首先,我们是先去了木星然后才在次年的1974年去了水星,尽管后者比前者要近得多。其次,就在同一年,木星再一次被人类翻了牌子,往后更是不断的翻牌子:1974年,第二次访问;1979年,连续访问了两次;再然后是1992年、1995年、2000年和2007年又又又又去了。

但反过来看看水星呢,自从1974年被水手10号飞越过一次之后,30年间,无人问津,冷板凳是坐的扎扎实实的。甚至还不如那些更远或更小的太阳系外围行星与小行星、彗星了。为什么?

因为人类从来就喜欢拣软柿子捏嘛,哪里简单先去哪里,最后再来啃难啃的骨头。

对了,水星就是那个难啃的骨头。

表面上看起来,它甚至是平均距离挨我们最近的行星,但是在造访难度上,却是太阳系行星之最。这是因为......它不是坐着冷板凳,而是踩着风火轮。

离太阳最近,以至于表面温度高达430摄氏度,使任何想要接近的探测器都需要认认真真的思考一番。但这就是主要原因了吗?显然不是,更大的威胁不是来自它,而是来自太阳。

由于巨大的质量带来的巨大引力,任何飞向太阳的探测器都必将被太阳拽出极高的速度来,当它们到达水星附近想要停在这里的轨道上时,就需要付出惊人的刹车代价了。

我们都知道,太空中刹车,只能靠火箭反推,想要减去的速度越多,就必须要消耗越多的燃料,这就意味着,探测器上一开始,就要带上更多的燃料才行。科学家一算,想在水星轨道上刹住车,燃料质量必须要占探测器整体质量的85%以上才有可能。要在剩下的15%里安排上各式各样的科学仪器、必要设备和探测器本身,从设计到成本都是吃不消的。

更别说,还有发射了。

为了对抗太阳的巨大拉力,水星自身,就必须以高达17万公里的平均时速奔跑才行,这可是每秒47.4公里的成绩呀。你想要围着人家转,不也得将自己的成绩提高到这种水平才行吗。

但是,人类目前用火箭推出过的最好成绩,是新视野号的16.26公里每秒。想要再推得快一点,就需要更大的火箭、堆更多的级数、装更多的燃料才有可能。

你看,这是不是陷入循环了——装更多燃料才能飞得更快,飞得更快就需要更多的减速,更多的减速需要更多的燃料,更多的燃料增加了更多的重量,于是就还要装上更多的燃料才能维持一开始的速度......所以,不现实。所以,30年里,没人愿意去碰水星了。

直到,一条曲线救国的方案最终被NASA采纳。

为什么要说最终呢?因为这个方案,早在1985年就被设计了出来,但直到1998年才被NASA认真考虑,发现确实可行之后,最终促成了2004年,“信使号”水星探测器的发射。

结果它什么时候才到的水星,2011年,整整在宇宙当中飞行了6年7个月,才串门到了咱们隔壁的隔壁。

诶,它会不会跟你一样,上班摸鱼去了。其实没有呀,人家可是兢兢业业的飞过了79亿公里,才来到目的地的。怪了不是,我们一开始就说了,水星那是近邻呀,最短距离只有7700万公里,这信使号多走出来的78亿多公里,到哪儿去了呢?

全用在绕着几颗行星拉赞助了,拉得什么赞助,引力赞助。

说白了,就是靠几颗行星的引力弹弓效应来帮助自己加速和改变轨道,从而逐渐靠近水星,间接着实现自己的目的。

整个7年间,它会绕着太阳转上15.2圈,一次划过地球、两次划过金星、三次划过水星,到了第四次,才会减速靠上去。于此同时,被它白嫖的,还不只引力。为了减少自己在踩刹车时的消耗,它还偶尔会利用行星的大气层与太阳的辐射压,也就是太阳风来帮自己减减速。看起来是要把所有的便宜占尽才肯罢手呀,这精打细算的水平,真不是一般人干的!

还真不是一般人,设计出这条曲折的轨道的,是一位英文名叫 Chen-Wan Yen 的JPL,也就是喷气推进实验室的工程师。女性、亚裔、名字一看就是中文的音译,果然,台湾出生,智慧的东方人。

终于,人类可以围着这颗神秘的星球看个够了。

原本只计划工作一年,拍摄1000张高清照片的信使号,最终,超额工作到了第四个年头,拍下来的照片,更是多到让工程师们睡觉都要笑醒的程度,一共超过了20万张。为我们提供了一个水星完整的样貌,从外观到内核,从地质构成到磁场特征。它这一趟,不亏。

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页面更新:2024-04-22

标签:水星   木星   千山万水   探测器   引力   行星   燃料   隔壁   邻居   地球   太阳   更多

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