# 水星探測[编辑]

首個造訪水星的探測器為水手10號。1975年3月，由水手10號拍攝的水星影像。
**水星探測**是指人類向水星發射太空探測器，以研究其物理特性、表面及環境的活動。長期以來，水星探測在全球太空探索計畫中僅占次要地位。作為類地行星之一，水星是內行星中探測最少的一顆。

截至2026年，水手10號、信使號與貝皮可倫坡號是僅有曾對水星進行近距離觀測的太空船任務。其中，信使號在進入水星軌道前，曾完成三次行星掠過。貝皮可倫坡號為宇宙航空研究開發機構（JAXA）與歐洲太空總署（ESA）聯合執行的任務，預計於2026年將兩枚空间探测器送入水星軌道；在此之前，任務已對水星完成六次掠過飛行。信使號與貝皮可倫坡號的科學目標在於蒐集彼此互補的觀測資料，以協助科學界釐清水手10號掠過任務所揭示的多項未解問題。

與其他行星相比，水星的探測難度極高。前往水星所需的飛行速度相對較大，而其接近太陽的軌道位置，使太空船難以進入穩定的環繞軌道。因此，截至2025年，所有造訪水星的太空船皆須仰賴複雜的重力助推軌道、高效率的离子推力器系統，或同時採用兩者。此外，水星周遭的熱環境極端嚴苛，探測器必須配備遮陽罩、耐高溫材料或散熱裝置，才能在接近太陽的高溫條件下正常運作。

## 對水星的探測興趣

由於極難取得軌道飛行所需的行星軌道，實際以水星為目標的探測任務數量有限。水星繞太陽公轉的速度極快（約介於24.25英里每秒（39.03公里每秒）至30英里每秒（48公里每秒）之間），太空船必須達到極高速度才能抵達該行星。同時，水星與太陽的近距離使太空船在接近過程中受到更強的重力加速，進而需要消耗大量燃料以減速並完成軌道插入。

此外，水星幾乎不存在可觀測的大氣層，使氣動減速在該行星上無法實施，進一步提高任務複雜度。因此，若執行登陸任務，對推進系統與燃料儲備的要求將更加嚴苛。

## 任務

### 過往任務

#### 水手10號

水手10號為美國國家航空暨太空總署發射的空间探测器，主要任務目標為觀測水星與金星的大氣、表面與物理特性。該任務屬低成本計畫，總經費低於9,800萬美元。

水手10號於1973年11月3日00時45分（美國東部時間）自甘迺迪太空中心發射升空。由於水星距離太陽極近，在動力學上極難進入其環繞軌道，水手10號因此並未繞行水星，而是沿太陽軌道運行。為抵達任務目標，探測器利用金星的重力助推，藉其重力場調整速度與航向，並於1974年3月29日首次近距離掠過水星，成為人類首度對水星進行近距離觀測的太空任務。

在首次掠過後，水手10號進入一條特殊的太陽繞行軌道，使其每完成一次公轉，水星即完成兩次公轉，從而形成再次相會的條件。此一軌道配置使探測器得以於1974年9月21日與1975年3月16日進行另外兩次掠過。然而，由於每次掠過時水星受光照的區域皆為同一側，任務結束時僅完成約45%水星表面的影像拍攝。

任務最終於1975年3月24日結束，原因為探測器的姿態控制用氣耗盡。由於氮氣推進器無法再提供必要的姿態修正，地面控制中心遂關閉其通訊發射器。

近距離觀測所蒐集的資料帶來兩項重要發現。首先，探測結果顯示水星具有磁場，其性質與地球磁場相似，這一結果令科學界感到意外，因為水星自轉速度極慢。其次，影像顯示水星表面密布大量撞擊坑。基於上述影像，科學家進一步推論水星「未曾經歷顯著的地殼變化」。此一結論加深了對水星磁場成因的疑問，因傳統理論認為行星磁場源自熔融核心的發電機效應，而缺乏地殼活動似乎與該模型不符。此外，相關影像亦為研究水星的組成與年齡提供重要依據。

#### 信使號

2011年3月15日至2014年12月30日期間，信使號繞行水星的軌道動畫
  信使號 ·   水星
信使號首次掠過水星時拍攝的影像，顯示多項先前未知的地表特徵
信使號為美國國家航空暨太空總署執行的水星環繞探測任務。該探測器於2004年8月3日自卡納維拉爾角空軍基地發射，因天候因素曾延後一天升空。
探測器歷時約六年半才成功進入水星軌道。為調整飛行速度與軌道參數，其先後利用地球、金星與水星進行多次重力助推，包括於2005年2月掠過地球，於2006年10月與2007年10月兩度掠過金星，以及於2008年1月、10月與2009年9月三度掠過水星，最終於2011年完成軌道插入。上述掠過階段已取得涵蓋超過95%水星表面的影像資料。

信使號使用化學液体火箭发动机系統進行推進與姿態控制。其軌道插入於2011年3月18日順利完成。2012年11月，NASA公布任務資料顯示，水星北極的永久陰影撞擊坑中可能存在冰與有機化合物。任務原定於2012年結束，因預估燃料不足以維持長期軌道運作。主要任務於2012-03-17完成，期間共蒐集近10萬張影像資料。

信使號於2013年3月6日完成水星100%表面測繪，並於2013年3月17日完成首個為期一年的延伸任務。2013年2月，NASA發布當時最精細且準確的水星三維地形模型，由信使號拍攝的數千張影像組合而成。探測器持續蒐集科學資料至2015年4月30日，最終在軌道逐漸衰減後受控墜落於水星表面。

水星巴拉瑙斯卡斯撞擊坑，坑內明亮區域為凹陷地形。影像為信使號多張影像合成之近似彩色圖
信使號任務旨在自軌道研究水星本身及其周遭環境，其主要科學目標包括：

* 描述水星表面的化學組成。
* 研究水星的地質演化歷史。
* 闡明水星磁場及其磁層特性。
* 確定行星核心的大小與物理狀態。
* 判定極區揮發性物質的含量。
* 研究水星散逸层的結構與性質。

### 進行中任務

#### 貝皮可倫坡號

藝術家對貝皮可倫坡號任務的想像圖，左為水星行星軌道器，右為水星磁層軌道器

貝皮可倫坡號由兩枚太空船組成：水星行星軌道器（MPO）與Mio（水星磁層軌道器，MMO）。兩者分別承擔不同科學任務：MPO將在多個波段進行成像，以繪製水星表面並分析其散逸层成分；Mio則專注於研究水星的磁層。本任務為歐洲太空總署（ESA）與宇宙航空研究開發機構（JAXA）聯合計畫，MPO由ESA提供，Mio由JAXA製造。

如同水手10號與信使號，貝皮可倫坡號亦利用地球與金星的重力助推。任務採用太陽能電力推進（離子引擎），並在月球、金星與水星附近執行軌道修正，以逐步降低進入水星軌道前的速度，降低燃料消耗並抵消太陽引力影響。任務於2009年11月獲得核准，並於2018年10月20日成功發射。原定2025年12月進入水星軌道，因離子推進器性能下降，進軌延至2026年11月。主要任務預計持續至2028年4月，可能延長至2029年4月。

### 擬議任務

水星-P為俄羅斯聯邦太空總署提出的水星登陸構想，計畫以太陽能電力推進進入水星軌道，並部署半硬式登陸器，其設計源自火星96號的登陸技術。

2020年8月，應用物理實驗室向NASA新前沿計畫提交「水星登陸器」構想，若獲選，計畫於2035年3月發射，2045年4月登陸水星。

### 取消的任務

水星觀測者（Mercury Observer）為行星觀測者計畫中已取消的任務提案。該計畫在首個任務火星觀察者號失聯後即遭終止。

## 信使號與貝皮可倫坡號之比較

貝皮可倫坡號設計目的是補充信使號科學成果，其搭載儀器數量與種類皆多於信使號，以取得更廣泛資料。兩項任務在軌道設計上亦存在顯著差異。

貝皮可倫坡號由MPO與Mio同時發射，MPO採用接近水星的圓形軌道，以精確測量表面與外逸層成分；Mio（MMO）則主要運行於橢圓軌道，此軌道穩定且燃料消耗較低。Mio與信使號在軌道設計上的差異，旨在使Mio資料能與信使號成果互補，提供更精確測量結果。

## 另見

* 太陽系探測器列表
* 太陽系探索時間線

## 參考來源

* *Mariner 10*
* *MESSENGER* probe （页面存档备份，存于互联网档案馆）
* Shirley, Donna L. (August 2003). The *Mariner 10* mission to Venus and Mercury. *Acta Astronautica*, Aug 2003, Vol. 53, Issue 4–10, p375, 11p; (AN 11471527).