地球局｜8年飞行超100亿公里，“比皮科伦坡”奔向水星轨道

历经近8年的长途跋涉后，水星探测器“比皮科伦坡”在9月3日脱离推进模块（转移模块），携带两个飞行器奔向水星轨道，预计今年11月抵达目的地。欧洲空间局（ESA）在北京时间9月3日21时53分收到“比皮科伦坡”成功完成上述操作的确认信息。在信息传回的两小时延迟内，位于德国黑森州达姆施塔特的控制中心气氛紧张。最终收到确认信息后，现场响起热烈掌声和欢呼声。

这是欧洲空间局发布的“比皮科伦坡”探测器工程监测相机2025年1月8日拍下的布满陨石坑的水星表面图像。

欧日两个飞行器分工不同

9月3日那天，水星距离太阳6300万公里，距离地球2亿公里。欧洲空间局内太阳系任务运行负责人伊格纳西奥·坦科说，由于距离遥远，地面控制中心发出的指令，探测器要在30分钟后才能收到并执行。“在这种距离……任何实时任务都不可能（展开）。”这意味着探测器要自主检测并完成分离任务是一件“麻烦事”。

“比皮科伦坡”探测器首先自主切断了连接推进模块的4根机械撑杆，然后由弹簧装置推离。坦科说，上述操作相当于围绕另一颗行星重新发射了航天器。欧洲空间局舱段任务负责人埃尔萨·蒙塔尼翁说，遥测数据传回时间与预期相符，说明任务运行良好，“航天器已按预期完成自身的状态重构”。

“比皮科伦坡”水星探测器脱离推进模块之际，其与太阳的距离不到日地距离的一半，探测器要承受极端高温与强烈太阳辐射的双重考验。此前，探测器上包括相机在内的多台科学仪器一直被转移模块遮挡，无法工作。坦科说，“只有等转移模块脱离之后，这些仪器才能第一次真正‘看到’外界。”

据美联社等媒体报道，“比皮科伦坡”探测器目前距离目的地仍有330万公里，预计于11月21日进入水星轨道，其携带的欧洲空间局“水星行星轨道飞行器”和日本宇宙航空研究开发机构（JAXA）的“水星磁层轨道飞行器”将进行分离，并分别于12月9日和10日进入各自轨道。到2027年4月，这两个探测器将从不同高度的轨道对水星展开探测。

欧洲的“水星行星轨道飞行器”重约1230公斤，科学载荷约85公斤，携带11个仪器组件，主要用于探测水星表面环境与化学成分。日本的“水星磁层轨道飞行器”重约255公斤，科学载荷约454公斤，搭载5个仪器组件，专注于探测水星的磁场。二者的目标是分析水星内部结构、磁场特性，确定水星核心状态，探究水星起源与演变历程。2021年10月1日，“比皮科伦坡”探测器上的工程监视相机首次传回距离水星表面约199公里的水星北半球环形山地貌图像。

“比皮科伦坡”探测器是人类第三艘造访水星的探测器，也是第二艘将进入环水星轨道的探测器，而且是迄今为止最复杂的一次。此前，美国国家航空航天局（NASA）“水手10号”探测器曾三次飞越水星；美国国家航空航天局的“信使号”是首个进入水星轨道的探测器，其在2011年至2015年间进行了首次环绕水星测绘，完成首幅水星全球地图。

乍一看，水星很像月球，表面布满陨石坑，地表呈单一的灰色，长期遭受辐射和微陨石撞击。与月球两极部分陨石坑坑底可能存在水冰类似，水星两极背阴区域的坑底也被认为可能藏有水冰。

水星

任务难度比去冥王星还高

“比皮科伦坡”探测任务的命名源自意大利传奇科学家朱塞佩·科伦坡，他是水星探测领域的先驱。他创造性地将引力弹弓（重力助推）原理应用于深空探测轨道设计，为美国国家航空航天局的“水手10号”规划了借助金星引力减速、高效抵达水星的轨道方案，1974至1975年“水手10号”借此三次飞越水星，成为人类第一个探访这颗太阳系最内侧行星的航天器。

朱塞佩·科伦坡不仅在欧洲和美国的深空探测项目中有深远影响，还参与了欧洲空间局的“乔托号”哈雷彗星探测任务的早期策划，甚至发明了用于卫星编队的太空系绳技术。1999年，欧洲空间局科学项目委员会正式决定，将全新的水星联合探测任务以他的昵称“比皮科伦坡”命名，以此永久纪念这位为水星探测奠定技术基础的科学家。

“比皮科伦坡”探测任务由欧洲航天局牵头，日本宇宙航空研究开发机构与美国国家航空航天局参与，耗资约20亿美元。2018年10月20日从法属圭亚那的库鲁航天中心发射升空以来，“比皮科伦坡”探测器为进入水星轨道共9次飞掠地球、金星和水星——1次地球、2次金星、6次水星，飞行里程超100亿公里。其间，“比皮科伦坡”探测器上的工程监视相机拍下了布满撞击坑的水星表面，还在第6次飞掠时飞过了水星北极附近区域。

水星是距离太阳最近的行星，体积略大于月球。相比太阳，水星引力微弱，因此航天器进入水星轨道的任务异常复杂。美国国家航空航天局的“新视野号”探测器飞掠冥王星用了近10年时间，而“比皮科伦坡”探测器要做的不仅是抵达距离上近得多的水星，更重要的是要被水星微弱的引力捕获、进入水星轨道，这项工作所需的速度改变量比飞掠一次冥王星还要高。

除了引力微弱，水星围绕太阳公转的速度极快，探测器要想追上水星并被其引力捕获，还需要从路途中的高速飞行状态大幅减速。因此，“比皮科伦坡”探测器先后借助地球、金星和水星的引力“刹车”并调整轨道。此外，该探测器还携带了迄今为止人类送入深空的最强大的电推进系统之一，4台英国QinetiQ公司的T6考夫曼型离子发动机把氙气电离后高速喷出，在历次借力飞掠之间不断调整探测器绕日轨道。

而且，这段旅程并非一帆风顺。2024年4月26日，“比皮科伦坡”探测器准备重新启动离子发动机时出现异常电流，太阳能电池板的电流无法全部送到4台离子发动机，直到同年5月7日，发动机推力仅恢复到原有水平的90%，无法按原计划在2025年12月进入水星轨道。为此，任务团队重新规划了探测器运行轨道，进而抵达水星轨道的时间推迟到了今年11月。

欧洲空间局“比皮科伦坡”探测任务项目科学家杰兰特·琼斯说：“还有大量未知等待我们去揭晓。我们要绘制整颗行星的高分辨率地图，回答‘信使号’首次详细勘测水星后留下的诸多问题。”