BepiColombo

BepiColombo是欧洲航天局向水星轨道发射的多用途探测器，开展为期一年的研究活动。“BepiColombo”由三个子探测器构成，总质量约三吨，其中有近一半为燃料。它将装备多部离子发动机。在前往水星之前，探测器将会分别借助月球、地球、金星和水星的引力进行四次变轨机动。

名称：BepiColombo

制造商：EADS阿斯特里厄姆公司、日本宇宙航空研究开发机构

发射日期：2015年8月15日

首次轨道发射：2022年1月

发射地点：哈萨克斯坦，拜科努尔

轨道：水星轨道(MPO)400公里×1500公里(248英里×932英里)，极轨道。水星轨道(MMO)400公里×12000公里(248英里×7456英里)，极轨道。

运载火箭：联盟2-1B/Fregat-M

1、名称由来

BepiColombo

BepiColombo（比皮-科伦坡）任务是以一位意大利数学家和工程师的名字命名的。朱塞佩·可伦坡，是开发的重力协助机动常用的行星探测器的科学家、数学家和工程师。

2、探测计划

BepiColombo

2007年3月，欧洲空间局公布了一项针对水星的探测计划。按照这一计划，欧空局将向水星轨道发射一部名为“BepiColombo”的多用途探测器，开展为期一年的研究活动。

“BepiColombo”探测器原定于2013年由俄制“联盟”运载火箭从法属圭亚纳发射升空。预计探测器将于2019年飞抵水星轨道。科学家们认为，两部子探测器将至少能够在水星轨道上持续运行一年时间。

BepiColombo任务在20世纪90年代就已经提出，这是欧洲最庞大的水星计划，由于水星距离太阳较近，因此探测器上的离子发动机需要对高温进行屏蔽，于是探测器经过了全新的设计，成本也比原计划高出近50%。欧洲空间局原打算使用联盟火箭发射，但探测器的尺寸太大，无法使用联盟号的整流罩，最终*使用更加昂贵的阿丽亚娜火箭。

2015年4月，欧航局宣布该探测器预计在2017年发射升空。该计划耗资达到20亿美元。如果发射时间顺利，探测器将于2024年左右抵达水星附近。

BepiColombo探测器之所以要花数年的时间才抵达水星，是因为它的轨道比较特别。第一次窗口时期为2017年1月，欧洲科学家将使用一枚阿丽亚娜5型火箭从法属圭亚那航天中心发射，开启为期7年的太空之旅。欧洲和日本的探测器将使用离子推进器前往水星，该动力装置在行星际飞行中比较节省燃料，但加速也会慢一些。因此科学家设计了新的轨道来满足航天器的运行，通过金星助力前往水星。

探测器的第一个借力点为地球轨道，在2018年7月，探测器将回到地球附近，借助地球的引力进行加速，然后在2019年和2020年两次借力金星引力再次加速，预计在2020年至2023年之间与水星实现五次相遇。BepiColombo探测器上的转移模块将在与水星相遇中分离，2024年左右进入水星轨道，之后展开为期一年的观测活动。如果探测器在任务之后仍然有足够的燃料，还可能延长服役期。

3、探测对象

BepiColombo

水星是目前（21世纪初）人类研究最少的太阳系行星之一。到2007年为止，只有美国的“水手-10”号探测器曾在1974-1975年间从其附近(最近距离只有320公里)飞过。期间，“水手-10”号共拍摄了数千幅照片，共覆盖了水星表面45%的区域。随后进行的研究显示，在水星极地地区的环形山中蕴藏有少量的冰。

美国宇航局也在实施一项名为“信使”的水星探测计划。该探测器已于2004年8月3日发射升空，在于2011年3月18日飞抵水星预定轨道之前，它将依靠其他行星实施数次机动：其中两次依靠金星，三次依靠水星。

水星沿一椭圆形轨道绕太阳飞行，与太阳的平均距离仅5791万公里，是太阳系中最靠近太阳的行星。其公转速度为48公里/秒。

水星的公转周期为87.97天，自转周期约为58.65个地球日--相当于公转周期的三分之二。

由于距离太阳过近，水星向阳一面的平均温度高达470摄氏度。

相当于探测其他行星而言，探测水星要面对一项非常棘手的难题：探测器必须克服太阳的强大引力，始终保持在预定的轨道上。

4、结构特点

模块组成

BepiColombo

BepiColombo由三个模块组成：一个欧空局轨道器、一个日本轨道器和一个运输模块，运输模块携带两个航天器。整个BepiColombo探测器最大高度约5米，质量约3吨，其中一半重量为推进剂。

它将装备多部离子发动机。在前往水星之前，探测器将会分别借助月球、地球、金星和水星的引力进行四次变轨机动。

第一个子探测器名为“水星行星卫星”，由欧洲空间局主持研制，将在高度为400-1500公里的轨道上对水星表面进行研究并绘制地图。

第二个名为“水星磁场卫星”，由日本宇宙开发机构研制，配备有五部科学仪器，主要任务是对水星独特的磁场进行研究。它将沿一椭圆形轨道飞行(距离水星最近处为400公里，最远处为12000公里)。

第三个名为“水星移动指令舱”，负责将上述两部子探测器送往水星轨道。

欧洲“水星星际轨道器”（MPO）将配备11台先进科学设备，在极轨道上飞行，对水星进行至少一年的研究，为水星拍照、绘制高度图、收集有关水星构成物质和大气的数据。日本“水星磁层轨道器”（MMO）将利用轨道器上的五台设备探测水星磁场。

搭载设备

BepiColombo

重量为500千克(1100磅)的MPO将搭载11种科学研究设备。而重量为250千克(550磅)的MMO将搭载5种先进的科学实验设备，其中一种来自欧洲，另外4种则由日本制造，它将调查研究水星的磁气圈区域。

结构尺寸

外形尺寸（MPO）：1.8米×1.5米（5.9英尺×4.9英尺），

外形尺寸（MMO）：1.6米×0.9米（5.9英尺×2.9英尺）。

5、研制历程

BepiColombo

阿斯特里厄姆公司（Astrium）将为欧空局（ESA）建造水星探测器BepiColombo。2007年，欧空局科学计划决策机构——科学计划委员会（SPC）批准将此份合同授予阿斯特里厄姆公司。此份合同价值约3.3亿欧元。

这个任务包含3个被当作独立的飞行器而发射的模块。水星行星轨道卫星(MPO)将由欧洲航天局负责，日本宇宙航空研究开发机构负责八角形的水星磁气圈轨道卫星(MMO)。欧洲航天局还将监视水星运输舱，这个运输舱将提供到达水星所需的太阳能和化学推进力。

日本的水星探测器被称为水星磁场轨道飞行器，大约相当于一辆紧凑型的小轿车大小，主要探测水星的磁场和大气。欧洲空间局的水星轨道飞行器将贴近水星的轨道运行，侧重对水星地形和物质构成的探测。如果发射时间顺利，探测器将于2024年左右抵达水星附近。

阿斯特里厄姆德国公司领导了一个工业团队，团队还包括阿斯特里厄姆英国公司和阿尔卡特阿莱尼亚公司等。阿斯特里厄姆德国公司是主承包商，负责整个探测器、姿态和轨道控制的设计和研发，以及工程模块的集成。阿斯特里厄姆英国公司负责电气和化学推进系统，并完成MPO的结构。阿尔卡特阿莱尼亚公司负责开发MPO电源、热控和通信系统，以及集成和试验。阿斯特里厄姆法国公司负责开发星载软件。

6、建造难度

BepiColombo

建造工作中最大的挑战是BepiColombo探测器靠近水星时所面临的极端温度。水星附近的太阳辐射量比地球上强10倍，水星表面温度高达470摄氏度。专家们将利用各种技术保护电子设备和科学设备免受极高温损害，包括新设计的多层绝热涂层，这种涂层的最外层可能由陶瓷纤维制成，以及从探测器内部向太空散热的散热器，散热器的设计使其对水星表面的热红外辐射不太敏感。探测器还使用了特殊太阳能电池，温度超过250摄氏度时也能供电。

常规化学推进系统和离子推进系统联合提供BepiColombo长途飞行所需的推力。抵达水星前，需要经过几次变轨机动。机动期间，BepiColombo将利用月球、地球和金星的重力场获得加速。探测器预计2024年抵达水星，再经过两次变轨机动进入极轨道。

7、有效载荷

BepiColombo

BepiColombo激光高度计，意大利弹簧加速度计，水星磁力计，水星热能红外线分光计，水星伽马射线和中子分光计，水星图像X射线分光计，Hermean外大气层探测紫外线分光计，外层大气中子发出和补充量研究设备，MPOBepiColombo分光计和绘图仪，太阳强度X射线分光计。

有效载荷(MMO)：水星磁力计，水星等离子粒子试验设备，水星钠大气光谱绘图仪，水星尘埃监视器。

8、使用情况

它将调查研究水星的磁气圈区域。这些飞行器将花费6年的时间才能到达水星，在飞行过程中将借助月球、地球、金星和水星的重力作为辅助。在到达水星后，观测行动将至少持续一年（地球年）。