在太阳系的八大行星中,水星最靠近太阳。因为被太阳耀眼的光芒笼罩,所以人们在地球上很难看清它的“本来面目”。随着科学的发展,人们逐渐知道了水星的自转周期与它围绕太阳运行的公转周期相一致,因此水星对太阳就像月球对地球一样,总是以一面朝向太阳。在这一面上,全年都是白昼,没有夜晚。与此相反,在阳光照射不到的水星背面,永远是长夜无昼,酷寒难熬,可以冷到-162℃,难怪有人把水星比喻为“冰与火的世界”。
1971年,美国宇航局首次开始计划发射探测器探测太阳系内层的行星。3年之后,水星和金星处于合适的位置上,这个时候用一个探测器就可以很容易地访问它们两个,而且还非常节约成本,于是便有了耗资9800万美元的“水手”10号探测计划。
“水手”10号是人类设计的首个执行飞越水星和金星两大行星探测任务的飞行器,也是第一个装备图像系统的探测器。装载着紫外线分光仪、磁力计、粒子计数器、电视摄像机等仪器。
1973年11月3日上午12点45分,“水手”10号在美国卡纳维拉尔角空军基地发射升空。1974年2月5日,它从距离金星5768公里的地方飞过,拍摄了几千张金星云层的照片,然后借助金星的引力改变轨道,3月24日,在距离水星538万公里时获得了第一张关于水星的图片。1974年3月29日,“水手”10号在距水星表面约703公里的地方首次掠过,拍摄发回了2300多张清晰的图像,这是人类第一次获得近距离水星的图像。此时“水手”10号已进入一条周期为176天绕太阳飞行的椭圆轨道,这条轨道的周期正好是两个水星年,这使“水手”10号每次回到水星时都是在以前的同一地点,因为“水手”10号每绕太阳一圈,水星正好绕两圈,也就是说“水手”10号可以每隔两个水星年就与水星周期性“约会”1次。
1974年9月21日,“水手”10号第二次经过水星,共发回了750多张有用的图像;1975年3月16日,它第三次从水星上空327公里处经过,共发回了450张有用的图像。此时,“水手”10号耗尽了能使它保持稳定位置的能源,因此无法再对这颗行星作进一步研究了,不过这三次近距离观测已拍摄到了超过1万张图片,涵盖了水星表面积的37%,从这些照片中能分辨出水星表面环形山的结构细节。这些照片使人们首次在很近的距离上看清了这颗行星的真实面貌。
科学家对“水手”10号拍摄发回的水星表面照片进行分析后,初步揭开了它的面纱:水星直径4849.6公里,约为地球直径的38%,是八大行星中最小的。但水星的密度很大,仅比地球略低些,在太阳系中位居第二。
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虽然“水手”10号拍摄到了水星表面的37%,但是这还不能满足于人类对水星的进一步了解和研究。1994年,美国宇航局正式启动行星探测“发现计划”,这是一个行星探测系列项目,其中包括“信使”号水星探测飞船。2004年8月3日,“信使”号升空,2011年3月18日进入水星轨道,2015年4月30日(美国东部时间)以撞击水星的方式结束其探测使命。
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