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人类第一次向其他行星发射探测器是在1962年。1962年12月14日,水手二号成功飞越金星,成为第一个飞越其他行星的探测器。紧接着1965年,水手四号第一次飞越火星。1973年,先锋十号第一次飞越木星。 直到1974年,才轮到水星。 等等,这个顺序对吗? 水星到地球最近时只有7700万公里,从平均距离上说,它才是离地球最近的行星。很多人以为是金星,但金星在近日点确实最近,可它有很长时间在太阳另一边,平均距离反而比水星大。木星就更远了,平均距离是水星的8倍多。 可木星在1973、1979、1992、2000、2007、2016年都被探测过。土星、天王星、海王星,甚至小行星,都去过好几次。 而水星从1974年之后,将近三十年里没有任何探测器再去过。 为什么?难道水星没探测价值了?还是1974年就已经把它研究透了? 都不是。1974年水手十号只是飞越了几次,只拍到水星表面40%-45%的区域,我们对水星的了解还不如木星。 真正的原因很残酷:水星是太阳系综合探测难度最高的行星,没有之一。 水星为什么这么难去? 因为离太阳太近。白天最高温度430℃,晚上最低零下180℃。探测器不仅要耐热,还要耐冻。 更麻烦的是,任何飞向水星的探测器都会被太阳的引力不断加速,越飞越快。想用火箭反推对抗这种加速几乎不可能——抵抗太阳引力需要的燃料远超探测器能携带的量。燃料带多了,科学设备就少了。 结果就是将近三十年,科学家都没找到一个办法,既能带上足够燃料,又能带上科学设备,还能安全减速进入水星轨道。 一个女科学家的天才设计 直到1985年,NASA轨道动力学专家颜刘婉想到了一个办法。不需要新科技,就能让探测器成功进入水星轨道。 她设计了一条极其复杂的路线:探测器要先绕太阳飞行大约15圈,中途飞越地球1次、金星2次、水星3次,然后在第四次接近水星时,速度刚好能减速到被水星捕获。 为什么要这么麻烦?看看这张太阳系不同天体的引力井示意图就明白了。天体的质量越大,引力井越深,范围越大。 木星虽然远,但引力井范围大,有点偏差也能被捕获。月球引力井很小,但它近,容易瞄准。 但水星在太阳旁边。太阳质量占太阳系总质量的99.86%,引力井深不可测。水星在太阳的引力井下只是一个小小的凹陷,探测器飞过去很容易就掉进太阳的引力井里。 颜刘婉设计的这条路线,通过多次飞越行星,借助
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