贝皮可伦坡号

贝皮可伦坡号（，）是由欧洲空间局（ESA）与宇宙航空研究开发机构（JAXA）合作的水星探测任务，于2018年10月20日01:45（协调世界时）由亚利安5号运载火箭从圭亚那太空中心发射升空。该任务旨在对水星进行迄今最全面的科学研究，包括其磁场、磁层、内部结构及地表特征，并探讨这颗最靠近太阳的行星之起源与演化。
任务名称纪念意大利科学家朱塞佩·可伦坡（Giuseppe "Bepi" Colombo），他提出的重力助推技术现广泛应用于行星探测。贝皮可伦坡号由两颗轨道器组成：ESA主导的水星行星轨道器（MPO）负责绘制水星地表及分析其组成，而JAXA建造的水星磁层轨道器（MMO，暱称「澪」）则专注于磁场与太阳风相互作用的研究。原定2025年12月抵达水星，但因2024年4月推进系统故障导致推力不足，经轨道调整后延至2026年11月抵达。
作为ESA「Horizon 2000+」计划的压轴任务，贝皮可伦坡号耗资近20亿美元，历经多次延期后于2009年11月获批。其设计需抵御水星附近高达350°C的极端温度，并采用离子推进器结合9次重力助推（1次地球、2次金星、6次水星飞掠）以节省燃料。任务将持续至少1年，可能延长至2028年，填补人类对水星认知的重要空白。
命名.
此计划以意大利数学家，科学家与工程师朱塞佩·可伦坡的暱称（贝皮·可伦坡）命名。可伦坡首次提出了行星重力助推的设想，并在1974年的水手10号任务中被成功实施。这项技术现在被广泛运用于行星探测任务中。
水星磁层轨道器的暱称「MIO」（）是在面向日本公众的征名活动中选出的。「」（）在日语中的意思是船行的水道。根据JAXA的说法，它象征了讫今为止在研究开发领域中的里程碑事件。JAXA形容太空船将会像航行在海洋中一般在太阳风中穿行。
任务.
贝皮可伦坡号任务包含三个组成部分，它们将在太空船抵达水星后分离：
在发射及飞越阶段，这三个部分共同组成水星巡航系统（Mercury Cruise System（MCS））。
贝皮可伦坡号任务原来还计划包括一个叫水星表面元素（Mercury Surface Element，MSE）的水星著陆器，但因为预算限制的因素而被取消了。
航天器主要由空中巴士国防航天承建。欧洲太空总署负责贝皮可伦坡号任务的设计和整体规划以及水星转移模块和水星行星轨道器的研发，组装和航天器发射。贝皮可伦坡号于2018年10月20日顺利发射升空。
发射后，它将一次飞越地球、两次飞越金星、五次飞越水星，最终在2025年进入水星轨道。
多次的行星重力助推将节省经费与燃料。它会在2020年4月飞越地球，利用地球的重力助推使它能够飞越金星。 2020年－2021年，两次的金星飞越使它几乎不需要利用推进就能降低其近日点，让它可以飞越水星。随后于2021年－2024年五次的水星飞越会将它的速率降至1.76千米/秒，这将导致它于2025年第六次接近水星时被水星俘获，进入环绕水星的轨道。
水星行星轨道器与水星磁层轨道器将在入轨后分离，然后利用化学能推力器调整各自的轨道，当中的水星磁层轨道器将进入一条距离水星较远的轨道。贝皮可伦坡号搭载的科学仪器由欧洲国家和日本提供。水星行星轨道器将用以测绘水星地图；而水星磁层轨道器将以研究水星的磁场为主要任务。这次任务将完成水星引力场和磁场地图的绘制，此外它还将研究水星铁核（占行星半径的）的特征，推断出固态及液态核心的大小。由俄罗斯提供的加玛射线光分计和中子光谱仪可用于探测极地撞击坑是否存在水冰。
水星体积和质量太小，而且它的表面温度很高，它的重力难以长时间维持稳定的大气层，但水星稀薄的外气层中包含了氢、氦、氧、钠、钙、钾等成份。贝皮可伦坡号任务将研究水星散逸层的组成和动态，包括大气的生成和流失。
贝皮可伦坡号的主要任务预计在2027年5月1日结束，而扩展任务则预计在2028年5月1日结束。
目标.
贝皮可伦坡号任务的主要目标包括： 
历史.
欧洲太空总署于2000年挑选了贝皮可伦坡号提案。科学载荷于2004年发表。2007年确认阿斯特里姆（空中巴士国防航天前身）为主要承包方，运载火箭为亚利安5号运载火箭。最初的发射日期是2014年7月，之后一再被延后，主要是因为太阳能电动推进系统的研发工作被延迟。贝皮可伦坡号任务的总成本在2017年被估计为接近20亿美元。
贝皮可伦坡号于2020年4月飞掠地球时曾被误认为是近地小行星，并被临时编号为「2020 GL2」。随后小行星中心纠正了错误并删除了临时编号2020 GL2。
航天器组成部分.
水星转移模块.
水星转移模块（Mercury Transfer Module，缩写为MTM）承担水星行星轨道器和水星磁层轨道器的运输任务。水星转移模块主要采用太阳能电动推进系统来为航天器加速，它搭载的四个奎奈蒂克T6（QinetiQ-T6）离子推力器可以单独或两个一组运作，最大的推力合计可达到290 mN。取决于MTM和太阳之间的距离，它的供电范围介于7千瓦和14千瓦。根据预期的推力大小，每个T6离子推力器需要消耗的电力介于2.5千瓦到4.5千瓦之间。
太阳能电动推进系统的推力低，但通常具有非常高的比冲。贝皮可伦坡号将经历持续数月的低推力减速阶段，加上受到行星重力助推的影响，它的速度会逐渐地减慢。在航行过程中，MTM可为休眠中的轨道器和它的太阳能电动推进系统供电，这归功于两个长达14米长的光伏板。在即将进入水星环绕轨道之前，水星巡航系统将抛开水星转移模块。当水星轨道器和水星转移模块分离后，MPO会向MMO提供它所需要的动力以及数据资源，直到MPO和MMO分离为止。
水星行星轨道器.
水星行星轨道器（Mercury Planetary Orbiter，缩写为MPO）的质量为。MPO使用电力可达到一千瓦的光伏板，它利用玻璃二次表面镜将温度控制在200摄氏度以下。太阳能板需要不停地旋转，使之在发电的同时把温度控制在一定的范围内。水星行星轨道器一共搭载了11台科学仪器，其中有相机，光谱仪（红外线、紫外线、X射线、加玛射线和中子），一台辐射计，一台光学雷达，一台磁强计，一台粒子分析仪，一台Ka波段转发器以及一台加速规。在MPO顶部安装了一根直径为的可耐高温的高增益天线。MPO的数据传输速率为50 kbit/秒，一年之中可传输总量达到1,550 Gbit的数据，信号传输频率在X波段和Ka波段。在水星探测的整个过程中，欧洲太空总署通过设在西班牙的塞夫雷罗斯深空站与水星行星轨道器保持通信联络。
科学载荷.
水星行星轨道器科学载荷包含了以下11台科学仪器：
水星磁层轨道器.
水星磁层轨道器（Mercury Magnetospheric Orbiter，缩写为MMO，暱称为MIO（））由日本制造，它的质量为。水星磁层轨道器搭载了五组不同的科学仪器（总重量为），包括了日本生产的等离子体及尘埃探测仪还有奥地利制造的磁强计。水星磁层轨道器的长度是，高度是，形状像是一个八边形棱镜。水星磁层轨道器的转速将稳定在15 rpm，它的旋转轴和水星的赤道垂直。MMO将在高度为的水星极轨道上对水星进行探测。轨道器的顶部和底部为百叶散热器，可以起到控制温度的作用。轨道器四面安装了太阳能电池，可提供90瓦电力。它将通过一根直径为的高增益天线和两根中增益天线和地球通信，通信的频率在X波段。MMO的轨道在MPO轨道的外侧。远测传输速率约为5 kbit/秒，相当于一年160 Gbit。水星磁层轨道器的反应和控制系统的工作原理基于冷气推进器。MMO进入水星环绕轨道后，JAXA的相模原管制中心（日语：）将通过位于日本长野县的臼田宇宙空间观测所的直径为的天线与水星磁层轨道器进行通信。
被取消计划.
水星表面元素.
水星表面元素（Mercury Surface Element，缩写为MSE）因预算限制而于2003年被取消。水星表面元素著陆器是一个重的小型水星著陆器，它的设计工作寿命大约是一周。水星表面元素的形状像是一个直径为的圆盘。原本它的预定著陆区在纬度85°的地带。设想中的著陆模式为运用减速机动让著陆器在降落到距地面的高度时把速度减至零，随之推进装置弹出，启动安全气囊，最后著陆器以最高不超过的速度落到水星表面。在计划取消之前，原来的设想是让水星表面元素通过一根特高频天线将已存储的科学数据发送给水星行星轨道器（MPO）或者水星磁层轨道器（MMO）。按照原来的计划，MSE搭载重的科学载荷，其中包括相机，阿尔法粒子X射线光谱仪，磁强计，地震仪，土壤穿透装置以及一辆微型探测车。
流行文化.
水星磁层轨道器（MMO（MIO））搭载了一幅由日本漫画家石川雅之描绘的插画作品，插画中的人物是石川雅之的漫画作品《不惑之星》（日语：）中水星的拟人化角色。石川雅之后来在原稿的基础上增加了水星磁层轨道器的图案。2019年初，在举行的相关活动的海报上也带有该角色。