歐空局將BepiColombo探測器近距離飛越水星時收集的數據轉換為聲音
歐空局的BepiColombo探測器在2021年10月1日-2日期間近距離飛越水星時,首次對水星周圍的磁力和粒子環境進行了採樣,同時其加速度計也感受到了水星的巨大引力。 磁性和加速度計的數據已被轉換為聲音檔,並首次呈現給公眾。 它們捕捉到了太陽風轟擊靠近太陽的行星時的”聲音”,航太器在從行星的夜晚飛向白天時對溫度變化的反應,甚至還有科學儀器旋轉到其”公園”位置時的聲音。
未曾探索過的領域
歐空局BepiColombo專案科學家Johannes Benkhoff說:”這可能是一次轉瞬即逝的飛越,但是對於BepiColombo的一些儀器來說,它標誌著它們科學數據收集的開始,也是一個真正開始為主要任務做準備的機會。 這些飛越也提供了對水星周圍的區域進行採樣的機會,一旦我們進入軌道,這些區域將無法進入。 在這種情況下,BepiColombo為我們提供了深入瞭解靠近行星的粒子,以及它在更遠的地方穿越磁層時的磁場邊界。 ”
PHEBUS紫外光譜儀在最接近的時候收集了一個小時的數據,重點是行星的極低密度大氣或外大氣中存在的元素,外大氣是由太陽風或行星的表面產生的。 在接近之後,一旦BepiColombo離開了水星的陰影,就會記錄到明顯的氫和鈣的峰值。
氫和鈣只是在外大氣層中可以發現的兩個例子;一旦進入水星的軌道,PHEBUS將非常詳細地描述水星外大氣層的組成和動態,觀察它如何隨位置和時間的變化。 PHEBUS是幾個光譜儀之一,將從軌道上研究水星,以瞭解其表面組成,包括在高緯度火山口的永久陰影區域尋找冰。
在飛越過程中,水星伽馬射線和中子光譜儀(MGNS)也在運行,探測到了明亮的中子和伽馬射線通量。 眾所周知,這些輻射是由銀河系宇宙射線與水星最上層表面的相互作用產生的,同時也提供了關於表面成分的資訊。 對這些數據的詳細分析–也來自金星飛越–目前正在進行中。
磁性邊界
磁強計吊杆上的感測器–在一些MCAM圖像中看到從水星行星軌道器(MPO)延伸出來的結構–記錄了水星周圍太陽風和磁場的細節。 在這次飛越過程中,磁強計團隊對從如此近的距離收集該行星南半球的數據感到特別興奮;到目前為止,只有水星的北半球被美國宇航局的信使號任務進行了磁測量。
“這就像剛剛探索了北美洲,通過雙筒望遠鏡看到了南美洲,但不幸的是,不得不中止了探險。 作為一名研究人員,你自然會感到好奇,並急切地想回去,”來自德國布倫瑞克工業大學的Daniel Heyner 說,他領導著MPO磁強計研究小組。 “這使得這次飛越特別有趣,因為這是第一次有來自行星南半球接近地表的數據–即使它只是一個小樣本。”
這些數據已被轉換為聲音,以便人耳可以聽到。 由此產生的聲波捕捉到了磁場和太陽風的變化強度,包括航太器穿越磁鞘的時刻–太陽風和行星周圍的磁層之間的高度湍流邊界區域。
一旦進入水星軌道,由歐空局的MPO和日本宇宙航空研究開發機構的水星磁層軌道器(稱為Mio)進行的互補性磁場測量將導致對該行星的磁場及其來源的詳細分析,以便更好地瞭解該行星內部的起源、演變和現狀。 此外,這兩個軌道器將穿越水星磁層的不同區域和不同時間尺度,同時測量磁場如何隨時間和空間的變化,以及它與強大的太陽風的關係。
同時,Daniel和他的同事們將開始跟進一些問題,如:北半球的磁場特徵是否可以輕易地轉移到南半球? 新的BepiColombo飛越數據–以及最終來自其主要科學任務的數據–將與從信使號任務中創建的全球磁場模型進行比較,以創建迄今為止最精確的水星磁場圖。
MPO上的義大利彈簧加速器(ISA)記錄了航太器在飛越期間經歷行星的極端引力時測量的加速度,以及航太器進入和離開行星陰影時溫度變化的反應。 此外,ISA檢測到PHEBUS光譜儀的運動,因為它在完成對水星的操作后點擊回到其”停車”支架。
義大利國家天體物理研究所(INAF)的Carmelo Magnafico說:”在我們螢幕上出現的加速圖上,我們可以看到水星對BepiColombo結構的潮汐效應,在行星陰影中過境時太陽輻射壓力的下降,以及由於大型太陽能電池組的彎曲而導致的航太器質心的移動。 對我們來說,真正的科學現在開始了,因為在這些預期效果和實際測量的數據之間的差異中代表著ISA的科學價值。 我們非常高興。 ”
ISA將支援對水星內部結構的研究,並將愛因斯坦的廣義相對論測試到一個前所未有的精確水準。 它也將是提供精確的水星周圍的MPO軌道測定的核心,以及水星圍繞太陽運行時的質心。
10月的重力輔助演習是第一次在水星上進行,也是九次飛越中的第四次。 在前往太陽系最小和最內側的行星的七年巡航期間,BepiColombo在地球進行一次飛越,在金星進行兩次,在水星進行六次,以幫助引導它在2025年到達水星軌道。