問你一個問題,與地球平均距離最近的行星是哪一顆?
你可能會說是金星,也有人會說是火星,但其實地球的這兩個鄰居都不是,而是水星。請注意,這里說的是平均距離,而非最近距離。的確,在宇宙中金星與地球的最近距離是最小的,但因為金星的軌道較長,圍繞太陽公轉的速度又太慢,所以實際上大部分時間里,金星與地球比較靠近的時間并不多,這一點我們可以通過觀測數據獲得一個更加直觀的認識。金星與地球的最近距離為0.275個天文單位,而最遠距離為1.725個天文單位,1個天文單位代表了地球與太陽的平均距離。而這個距離的變化周期為583.92個地球日。
再來看水星。
水星與地球的最近距離的確要比金星遠了不少,為0.613個天文單位,但最遠距離就要比金星近了,為1.387個天文單位。最重要的是,這個距離的變化周期僅為115.93個地球日,這樣看起來,在相同時間里,絕大部分時間水星與地球的距離都要比金星更近,所以水星才是真正意義上與地球最近的行星。既然水星與地球這么近,人類一定經常去造訪吧?還真不是。
迄今為止,人類只成功發射了一枚水星探測器,它就是“信使號”水星探測器。
信使號發射升空是在2004年8月3日,而其真正進入水星軌道卻是在2011年3月18日,整個過程足足耗時6年多,而飛行的距離約為79億公里,換算成天文單位,也就是52.81個天文單位。是不是有些匪夷所思?水星與地球的最遠距離才1.387個天文單位,而信使號水星探測器竟然飛了52.81個天文單位才泊入水星軌道,到底是為什么呢?
水星雖然是平均距離與地球最近的行星,但同時或許也是人類最難抵達的行星。
水星位于地球軌道內側,是太陽系中與太陽最為接近的一顆行星,所以向著水星飛行,也就等于是向著太陽飛行。太陽是太陽系中唯一的一顆恒星,占據了太陽系物質總量的99.86%,引力極其強大,所以向著太陽飛行就會產生一個問題,那就是探測器所受的引力影響會越來越大,速度也就會越來越快。如果探測器是奔著太陽去的,那也就罷了,關鍵它的目的地是水星,過快的速度會使其難以準確泊入水星軌道。
水星是太陽系中質量最小的行星,其質量只相當于地球質量的5.53%,所以水星的引力是很弱的。
在距離太陽僅0.38個天文單位的地方,要排除太陽引力的影響,進入引力場十分弱小的水星軌道,難度是很大的,探測器必須非常接近水星軌道,才有可能被水星引力捕獲,只要稍有偏差,探測器就可能與水星擦肩而過,甚至失控墜入太陽之中。此外,水星的公轉速度很快,高達每秒48公里,這也給探測器進入水星軌道增加了不少困難。
基于這些原因,要想成功進入水星,探測器就必須要將自己的速度降下來。
所以,信使號在升空之后便開始沿著一條非常奇怪的軌道飛行。我們知道利用行星的引力彈弓效應可以給飛行器加速,但其實利用引力彈弓效應也可以給飛行器減速,在信使號6年多的飛行過程中,就多次利用了地球和水星的引力彈弓效應進行減速,最終才得以成功泊入水星軌道,完成了這次關于水星的探測。下一次,人類再發射探測器去水星,不知又要等到何時了。
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