一個士兵要不回到故鄉，便是戰死沙場：再見，信使號水星探測器

對於「信使號」水星探測器而言，時間已經不多了。4月30日，它將撞毀在水星表面，結束對太陽系最內行星的探測使命。圖片來源：NASA/JHU APL/Carnegie Institution of Washington

（Lsquirrel/文）「你們知道我最後這一撞，會以每秒3.91千米的速度，砸出一個大約16米寬的坑嗎？」這是美國航空航天局（NASA）的「信使號」探測器，昨天（4月28日）在官方推特上發布的一條消息。4月30日，「信使號」將以撞擊水星的壯烈方式，結束它已經被一再延長的探測使命，在水星北極附近留下一個相當於NBA籃球場大小的撞擊坑。或許要等到2024年，歐洲空間局的BEPICOLOMBO探測器抵達水星之後，我們才有機會看清楚「信使號」的最後一撞留下的遺迹。

「信使號」作為人類環繞太陽系最內側行星水星的第一顆探測器，無論是漫長的飛行旅程，自身獨特的設計，還是獨到的科學發現，都頗有可圈可點之處。它的英文名MESSENGER，是「水星表面、太空環境、地質化學和測高」的首字母縮寫，名副其實地點出了它的主要探測任務。

水星和地球的絕對距離並不遠，但以霍曼轉移方式發射水星探測器，卻比發射冥王星探測器還難，更不要說環繞水星了。2004年8月3日，NASA使用德爾塔Ⅱ型火箭將「信使號」發射升空。為了最終進入環繞水星的軌道，「信使號」不僅大半重量都是燃料（總重1092千克，其中燃料607千克），還使用了極其複雜的軌道設計。

在長達6年半的飛行時間裡，它飛行了約79億千米，進行了5次軌道修正，更重要的是6次飛掠內太陽系行星，藉助引力彈弓來減速，包括2005年8月2日飛掠地球、2006年10月24日和2007年6月5日兩次飛掠金星，以及2008年1月14日、10月6日和2009年9月29日三次飛掠水星。最後，在2011年3月18日，「信使號」發動機又點火減速868米/秒，才成功進入了環繞水星的軌道。

信使號曾經多次飛掠行星，藉助引力彈弓減速，最終才抵達了水星這顆太陽系最內側的行星，並環繞它展開探測。圖片來源：jhuapl.edu

「信使號」探測器的軌道設計只是它面臨的難關之一，更大的障礙來源於高溫防熱問題和由此帶來的其他問題。水星軌道到太陽的平均距離只有5800萬千米，太陽輻射要比地球附近強烈得多，更不要說信使號最終要環繞水星軌道，還得承受水星表面的強烈反射效果。

印度的「月船一號」探測器，就因為對月面反射輻射考慮不足最終過熱提前夭折。我國的「嫦娥二號」為了在100千米環月軌道上安全工作，也不得不在溫控上專門改進。如此對比的話，「信使號」面對的苛刻熱環境也就可想而知了。

為了抵禦水星軌道附近將近400℃的高溫，「信使號」專門設計了一個巨大的遮陽板，這樣即使在高溫輻射下，探測器的本體溫度也只有20多度，各種精密儀器可以正常可靠地工作。為了遮陽，「信使號」要不斷調整姿態，這對姿態控制系統提出了很高的要求。

「信使號」的兩個太陽翼尺寸為1.5米×1.65米，但水星軌道上太陽光的能量密度高得多，這兩塊定製的太陽翼更多考慮的問題，不是光電轉換效率的高低，而是如何在高強度輻射下可靠地發電。

「信使號」的另一個難題是通訊，數十億千米的長途跋涉，最近直線距離也在上億千米，大量探測數據的回傳，高增益天線必不可少。「信使號」在遮陽板上布設了高增益的相控陣天線。天線能夠在如此苛刻的熱環境下工作，不能不讓人佩服美國電子工業的深厚功力。

為了讓「信使號」能夠在靠近太陽的高溫環境中工作，工程師可謂煞費苦心。圖片來源：washingtonpost.com

「信使號」探測器旨在探索揭開水星的一大串謎團，如水星密度為什麼那麼大，外殼的成分和結構如何，大氣和磁場又是什麼樣的，兩極有什麼樣的沉積物等等。通過3次飛掠和4年多的環繞，「信使號」探測到水星外大氣層有大量水的存在。它還通過雙成像系統和激光高度計為水星繪製了精確的全球地圖和地形圖，並根據卡路里盆地內部局部抬升和不同的岩石成分等觀測結果，推斷水星曾在很長時間存在活躍的地質和火山運動。

根據「信使號」的探測，科學家發現水星具有極其奇怪的內部結構——在由鐵硫化物構成的固體薄殼之下，水星擁有巨大的液體鐵核，鐵核直徑佔了水星直徑的85%之多，比此前任何推測都要大得多。這個結構有助於解釋水星的磁場，畢竟此前科學家一直很奇怪，這顆如此小的行星居然擁有類似地球的標準雙極磁場。

「信使號」使用中子譜儀和激光高度計反覆探測，證實水星兩極處於永久陰影之中的隕坑深處很可能存在水冰。當然這並非最終的結果，畢竟只有著陸器的直接探測才能確認這塊區域是否有冰存在，但「信使號」即將壽終正寢的時候，仍然不斷降低軌道高度，從200千米降低到25千米，後來又降到了7~15千米高度，以更好地對水星極地可能存在水冰的陰影區域進行探測。

「信使號」發現，水星擁有一個大得超出想像的鐵核，可以解釋為什麼水星會像地球這樣擁有一個雙極磁場。圖片來源：theconversation.com

2015年1月21日，「信使號」進行了最後一次軌道維持，耗盡了攜帶的所有燃料，原本預計3月末撞上水星。但工程師想到一個絕妙的辦法，釋放燃料箱增壓用的氦氣來產生推力，這又給它多續了一個月的壽命。只可惜，由於受到太陽的影響，以及水星略微不對稱的引力場的作用，已經徹底耗盡燃料的「信使號」墜落水星的結局已經註定。最後的日子，已經很近了。

作為第二個水星探測器和第一個水星環繞探測器，「信使號」和它帶來的豐富的科學發現，將被人們永遠銘記。（編輯：Steed）

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