BepiColombo将于本月奔赴水星，是第一艘采用离子推进器的行星际飞船
10月20日，欧洲和日本合作打造的一艘飞船将奔赴水星，执行具有挑战性的水星探索任务。这颗探测器名为BepiColombo，是第一艘采用离子推进器的行星际飞船。离子推进器的燃效远超汽油发动机，燃烧1加仑（约合4.5升）燃料可飞行1780万英里（约合2865万公里）。在长达7年的水星之旅中，离子推进器将运转4年半。
虽然离子推进器喷射的等离子体速度惊人，但产生的推力却很小，允许BepiColombo在长时间飞行中保持很高的燃效
采用离子推进器
离子推进器喷射的等离子体速度可达到每小时9万英里（约合每小时15万公里）。虽然等离子体的速度惊人，但产生的推力却很小，允许BepiColombo在长时间飞行中保持很高的燃效。在任何时候，BepiColombo的发动机都能产生290毫牛顿推进力。
空中客车防务及航天公司项目负责人杰夫·博尔特表示：“我们很早就意识到如果想让BepiColumbo按照我们预想的那样从地球奔赴水星，我们需要研发一种效率极高的推进系统。如果我们使用化学推进系统，需要17公吨推进剂。相比之下，离子推进器只需要581公斤推进剂，燃烧1加仑燃料可飞行1780万英里。”BepiColombo的动力系统“水星运载模块”（MTM）在这家公司组装。
利用“信使”号观测数据绘制的水星地形图，紫色区域地势较低，红色区域地势较高
博尔特指出BepiColumbo的驱动装置异常复杂，涉及到大量复杂精密的电脑控制电子设备，用于控制燃料消耗速度和压力。它的动力系统采用英国国防科技公司QinetiQ提供的4台T6离子发动机。这些发动机会电离惰性气体氙，剥离氙原子的一个电子，让它们带上一个正电荷。
离子发动机曾用于环绕地球的卫星和小行星探索任务。BepiColombo是第一项采用该技术的行星际探索任务。BepiColombo的一颗轨道器由空客防务及航天公司在其位于赫特福德郡斯蒂夫尼奇的装配中心制造，另一颗轨道器在日本制造。这项任务的成本估计达到16亿欧元，将于20日发射升空。与历史上的其它任何行星际飞船不同，BepiColombo采用具有未来派色彩的离子推进系统。该系统在英国设计制造。
德国达姆施塔特的欧洲航天操作中心，任务控制人员正在做BepiColombo发射前的准备工作
欧日轨道器双管齐下
BepiColombo的离子发动机喷射高速等离子体，为飞船提供推力。虽然离子发动机产生的力很小，远不及化学火箭，但能够运转很长时间。BepiColombo重4公吨，将由欧洲航天局最强大的阿丽亚娜5型火箭，从法属圭亚那库鲁的欧洲太空港发射升空。
BepiColombo将在太空中跋涉7年，总行程达到52亿英里（约合85亿公里），包括环绕地球、金星和水星进行的一系列复杂的引力辅助飞掠。在朝着太阳行进过程中，这艘飞船将利用离子发动机和飞掠提升速度，或者进行制动以克服太阳的强大引力。在穿过水星轨道并6次飞掠这颗行星后，BepiColombo将于2025年抵达目的地。
根据科学家提出的理论，水星早年曾遭受一次猛烈撞击，摧毁了大部分地幔
在此之后，欧洲航天局的水星行星轨道器（以下简称MPO）和日本宇宙航空研究开发机构的水星磁层轨道器（以下简称MMO）将分离，对水星这颗科学家知之甚少的行星进行为期两年的勘测。MPO将绘制水星地表化学和地质特征的全球地图，MMO将研究水星的内部构成和磁场。
水星成像X射线光谱仪（以下简称Mixs）是MPO的关键仪器之一，由莱斯特大学设计制造。Mixs长1米，重13公斤，由两个X射线望远镜构成，一个用于地表成像，一个分析地表构成。迄今为止，只有两艘飞船造访过水星——美国宇航局的“水手10”号和“信使”号探测器。1974年至1975年，“水手10”号3次飞掠水星。2011年至2015年，“信使”号环绕水星飞行，拍摄了大量地表照片。
博尔特表示：“美国宇航局的‘信使’号是曾经造访水星的两艘飞船之一。它是一艘重量极轻的飞船，观测能力无法与BepiColombo相提并论。在科学家眼里，‘信使’号只是开胃小菜，BepiColombo才是主菜。”
BepiColombo的水星行星轨道器
全副武装 以策万全
博尔特说：“2006年起，我便参与这项计划。到了发射的那一天，我的心情一定会非常复杂。让飞船顺利发射是整个任务的第一步，也是最为关键的一步。发射后，你便开始担忧，担心能否与飞船顺利通讯，飞船又能否获得足够的动力。不管怎样，这都是一项令人感到兴奋的任务。”
BepiColombo项目科学家面临的一大挑战是，如何让飞船经受住超过350摄氏度的高温考验。在希腊神话中，伊卡洛斯不顾一切飞向太阳，结果因距离太近翅膀融化，最后葬身大海。如果没有足够强大的防护系统，BepiColombo的轨道器也将面临同样的厄运。
MPO将绘制水星地表化学和地质特征的全球地图，MMO将研究水星的内部构成和磁场
为了确保万无一失，科学家为BepiColombo装备了一个热防护盾，由陶瓷和钛打造的多层隔热层以及内充氨的热导管，导管负责将热量导入始终背向太阳的散热器面。此外，MMO还会通过旋转，防止任何一面出现过热现象。博尔特指出：“我们让飞船拥有安全的内部环境，各种电子设备将在常温下运转。”
Mixs项目科学家艾玛·布塞表示：“关于水星，仍有一些有趣的怪异现象是我们尚未了解的。‘信使’号为我们提供了大量信息，但提出的问题更多。水星是一颗既让人感到兴奋，又让人感到莫名其妙的星球。”
BepiColombo以已故意大利科学家、帕多瓦大学工程师朱塞佩·贝皮·科伦坡的名字命名。1974年，科伦坡曾领导“水手10”号水星探索任务。作为欧洲的第一项水星任务，BepiColombo将利用所携的一系列仪器对水星进行勘测，以揭示水星的一系列谜团。
BepiColombo由两颗轨道器构成，一颗由欧洲制造，另一颗由日本构造。抵达水星后，两颗轨道器将分离
力求揭开一系列谜团
水星遭到来自太阳的高能亚原子粒子的猛烈轰炸，导致地表放射X射线荧光。通过对这些光线中的原子“指纹”进行分析，科学家能够获取水星构成的相关信息。水星拥有一个异乎寻常的巨大铁核，体积超过地球、火星和金星核心的“金属心脏”。布塞教授指出：“这说明水星在演化史的早期有过戏剧性遭遇，例如另一颗天体的猛烈撞击，剥离掉大部分地幔。根据‘信使’号的观测，水星表面存在大量挥发性物质。这是一个不解之谜，因为猛烈撞击产生的热量会把这些挥发物烧得干干净净。我们的其中一项任务就是对纳、钾和氯等挥发性物质进行更细致研究。”
尽管没有阳光普照，水星的“暗面”仍出现X射线荧光。这也是一个不解之谜。科学家认为这些荧光一定由一个不同于阳面的过程产生。布塞指出：“暗面的X射线似乎由磁场调控和引导。来自磁气圈的电子在磁场的引导下撞击地表，形成X射线荧光。这有点像出现在地表的极光。这是太阳系内一个非常令人兴奋的现象，值得我们深入研究。”
艺术概念图，BepiColombo的两颗轨道器环绕水星飞行
为了保护Mixs免遭高温侵袭，Mixs的镜头采用铝涂层，支撑架覆盖一层薄薄的22克拉黄金。布塞指出：“我们希望了解太阳系如何运转和如何形成。水星是太阳系内的一颗极端星球。它的个头很小，距离太阳最近。了解水星如何幸存至今有助于我们描绘出一幅更完整的图画，进一步了解太阳系。”
“信使”号任务带有局限性，因为它只有一颗轨道器，同时只对水星北半球进行观测。BepiColombo将对整个地表进行测绘。虽然这项任务耗资16亿欧元，但布塞指出BepiColombo对科技研发领域的积极影响以及所能带来的科学发现将证明它是一艘“物有所值”的飞船。“修一段连接莱斯特和伯明翰的公路可能就需要10亿英镑，而我们做的却是解答与太阳系有关的基本疑问。”
布塞承认随着BepiColombo的发射进入倒计时，她的心情愈发复杂。“既感到非常兴奋，又有一丝恐惧。过去10年时间里，我们的工程和技术团队付出了很多努力，所有的心血、汗水和眼泪都是为了将BepiColombo置于火箭之上，而后顺利奔赴水星。我们对此次水星之旅充满期待。”
