水星距离地球平均距离最近,为什么却是太阳系最难到达的行星?

蝉说春秋 2024-07-15 01:32:39

要问太阳系哪颗行星距离地球最近?

很多网友第一时间想到的是火星,因为路程短,耗时短,所以人类一直在积极探索火星。

严格意义来讲,一直被我们忽视的水星,才是距离地球最近的行星。

金星和地球的距离是0.275AU—1.725AU。

火星和地球的距离是0.524AU—2.524AU。

水星和地球的距离是0.613AU—1.387AU。

1天文单位(AU)=1.49597870E11米(m)

从数据来看,似乎金星和地球距离最近,但持续时间最短,而火星距离地球最远的时候,要高达2.524AU。

看不懂没关系,得出的结论是,少数时间,金星、火星距离地球最近,大多数时间,水星距离地球最近。

为什么人类积极探索火星,此前也曾探索过金星,但就是没怎么听说过探索水星的,唯一听说的是“水手10号”和“信使号”。

1973年,美国发射“水手10号”探测器,主要探测水星和金星,它是首个执行双行星探测任务的飞行器。

1974年3月29日,水手10号探测器掠过水星上空,但是没有进入水星轨道,只是远远的观测拍点照片,受限于科技水平,人类对水星了解的信息也不多。

按照“家门口”逻辑,我们没理由不去探索水星,可事实却是,登陆水星的难度太大了!主要原因如下:

1.水星距离太阳最近

水星围绕太阳运行的公转周期约为88个地球日,它跟太阳之间的平均距离仅有0.39AU,距离太阳越近,意味着需要承受更加猛烈的太阳辐射。

大量极紫外光和X射线,会干扰航天器的卫星通讯系统。

高能质子和其他带电粒子流,对航天器电子元器件造成冲击,可能导致航天器因电路故障而失控,此外,高能粒子流也会导致航天器发生轨道偏移,航天器还没落地就功亏一篑。

除了影响航行路线的精度外,太阳活动产生的高能粒子,还会破坏航天器太阳能充电板,万一电池板坏了,绝无可能成功登陆。

以上这些还只是常态化考虑,如果恰巧遇到太阳活动剧烈,来自太阳的破坏力会明显增加。

2.水星和太阳距离虽然近,但航天器实际航行却非常远

我们不能只单纯的计算航程,在太空中还需要考虑引力。

水星到太阳的距离仅有0.39AU,而太阳的质量高达2×10^30千克,是地球的33万倍,木星的1000倍,占据太阳系总质量的99.86%。

当太阳扭曲周围空间时,就会产生巨大的吸引力,可以看下图帮助理解。

和太阳距离越远,物体受到的太阳引力越小,越靠近太阳,在扭曲的空间影响下,物体受到的太阳引力就越大。

水星及其他星体之所以没“陷”到太阳中心,是因为天体本身具有初始速度,初始速度和太阳引力达到平衡后,就会在一定距离内围绕着太阳做公转运动。

当航天器靠近水星,受到巨大的太阳引力,所以需要不断减速,既然天体运转方向可以帮助航天器加速,那么反之也可以帮助航天器减速。

简而言之,当航天器的前进方向和水星运转方向相反时,航天器就可以实现减速。

就像你用手在大水缸里做顺时针转动,很快就会出现旋涡,此时你丢个玩具下去,玩具前进方向是顺时针,它的速度会加快,反之就会减速。

为了摆脱太阳引力,派去探测水星的航天器需要多次环绕水星运行,一圈接着一圈,航行总耗时起码6~7年,所需要耗费的综合资源不低。

3.水星环境恶劣

水星质量为3.302×10²³千克,大约是地球的0.0553倍,是太阳系中质量最小的行星,导致水星引力十分微弱,再加上磁场强度只有地球1%,水星无法锁住水蒸气。

水星距离太阳最近,没有大气层保护,它的白昼温度高达430℃,跟大多数行星不同的是,水星温度区间较大,没有太阳照射的另一面温度仅有-170℃,温差高达600℃,航天器在极端温度环境下寿命会大打折扣。

“信使号”

除了“水手10号”外,人类对水星的实地探测还存在较大空白,仅拍摄了水星45%的表面,而且分辨率极低。

况且“水手10号”连水星轨道都没有进入,所以后来在2004年8月3日,美国NASA发射了“信使号”探测器。

信使号在2008年1月、10月及2009年9月三次飞越水星后,于2011年3月进入水星轨道,展开为期4年的探测任务。

信使号传回了25多万张照片,更清晰的向人类展示水星地质地貌、大气等宝贵数据,填补了人类对水星的部分知识空白,不过信使号也只是进入水星轨道绕行探测,期待未来有探测器能登陆水星。

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