马里兰州劳雷尔—去年3月17日的指定下午，当信使号航天器准备进入水星轨道时，约翰霍普金斯大学应用物理实验室为数百名希望分享这一历史性时刻的访客做好了准备。该实验室（缩写为APL，发音与NASA西海岸的JPL相似）坐落在一片田园诗般的校园里，位于巴尔的摩和华盛顿特区之间。该设施的400英亩土地大部分是限制区域，包括用于建造信使号和新视野号等奇迹的区域，新视野号现正前往2015年与冥王星会合。除了焦虑地等待晚上至关重要的机动，信使号项目经理Peter Bedini担心是否能给他的官方客人提供他们梦寐以求的、位于APL的任务控制中心紧张局促空间内的最佳观测位置。
在太阳系最内层行星水星的轨道上运行的难度，在此之前一直阻碍着尝试。为了在水星绕日运行的狭窄轨道上捕捉它，航天器在离开地球后必须改变速度超过每小时60,000英里，仅靠火箭推进难以做到。
为了以适当的速度与这颗行星会合，信使号不得不走一条迂回的路线。在2004年8月从卡纳维拉尔角发射后，航天器开始绕太阳运行，轨道不断变化，一次飞掠地球（2005年），两次飞掠金星（2006年和2007年），以缩小其轨道并在每次行星际遇中损失一些动量。当它在2008年1月到达水星附近时，它仍然以过高的速度飞行，无法被这颗小行星捕获并进入轨道。因此，信使号继续绕太阳运行，又两次飞掠水星（2008年10月和2009年9月），以进一步减速。
我在这里观看最关键的时刻，届时探测器必须掉头并反方向点火，消耗近三分之一的燃料，以便充分减速，被捕获，并开始其作为水星人造卫星的新生活。“我们点火15分钟，”Bedini告诉我，这次火箭点火将是当晚的激动人心之处。“这艘航天器上的时间是8:45到9:00。但有八到九分钟的时间延迟，所以我们将从8:54到9:09看到信号——这是最令人紧张的时刻。”
信使号的科学家们，从卡内基科学研究所的首席研究员Sean Solomon到APL的任务系统工程师Eric Finnegan，都认为对水星的探索不足是理解类地行星演化的关键。其古老的表面，在数亿年的变化中几乎没有受到金星、地球和火星表面风化的影响，被认为保存了太阳系形成的最古老记忆。水星是岩石行星中最小、密度最大的，因此备受关注。尽管其直径只有地球的三分之一多一点，水星却拥有一个部分熔融的铁核，能够产生全球磁场——这是火星和金星都无法声称的。水星的地表温度变化也是太阳系中最剧烈的：白天赤道地区热到足以熔化铅，而两极附近阴影陨石坑中的温度则低到足以长期储存冰。
水星近距离的环境极其恶劣，主要受到地球接收强度的11倍的太阳辐射。信使号的身体一侧穿着一件全长遮阳罩，以保护它免受炼狱般的条件。遮阳罩模仿了坚韧帆布的纹理和柔韧性，但它由陶瓷化合物制成，这些化合物被纺成超细纤维并为此独特目的编织在一起。当我见到Bedini时，他的桌子上放着一个遮阳罩的样品，他惊叹地抚摸着它。遮阳罩只有不到一英寸厚，但它能将航天器的七种仪器与通常在“自清洁周期烤箱内部”发现的热量隔离开来，使其在室温下运行。航天器的太阳能电池板将从遮阳罩后angled地伸出，以免被热量压垮，只需要从充足的太阳能中获取能量。
信使号的工程师们不仅保护了其仪器免受太阳直射，还免受了行星表面反射产生的巨大热量的影响，在漫长水星日期间，表面温度可达800华氏度。（这颗行星绕太阳公转非常快，仅需88个地球日，但绕自身轴线旋转非常缓慢，以至于水星上一个完整的昼夜周期需要将近六个月。）用于聚焦这些焦黑平原的相机安装在约一磅的石蜡中，当航天器进入行星的阴影黑暗区域或在为其设计的、极度椭圆的轨道上远离水星时，它应该会交替熔化以吸收热量，然后再重新凝固——它会接近表面125英里，然后退回到近9500英里的寒冷距离。
Messenger是“MErcury Surface, Space ENvironment, GEochemistry, and Ranging”（水星表面、空间环境、地球化学和测距）的缩写，概括了其宏伟的任务议程，并向神话中作为众神信使的水星致敬。除了广角和窄角相机外，该航天器的载荷还包括用于确定行星地壳元素构成、测量磁场以及解析其超稀薄大气的组成的仪器。激光高度计将在航天器移动时每秒测量八次地表高度，从而发现撞击坑、火山地形和其他三维结构的精确位置和尺寸。然而，在今晚的燃烧序列中，没有一种仪器能够正常工作。所有系统都必须关闭——甚至是通常会提醒控制器危险并阻止其他系统正常运行的最重要的故障保护系统。由于燃烧是一种异常情况，故障保护可能会中途停止进程，从而破坏任务的其余部分。
“我们不希望任何事情阻止这次燃烧，”Bedini重申。“我们负担不起让那种事情发生。一旦开始，我们就需要它燃烧整整15分钟。如果航天器出现任何问题，我们会在之后才发现。希望能够修复它。”
在2008年和2009年信使号三次飞掠水星期间，它绘制并拍摄了之前从未见过的行星表面区域的图像。30多年前，唯一一艘曾经靠近水星的航天器——先驱者10号——只瞥见了水星一半的地貌。最近的这次飞掠，这颗表面布满陨石坑的行星，看起来和我们的月球一样早已“死亡”，却又焕发了生机。信使号发现了多色熔岩沉积物，这是相对近期火山活动的迹象。每次飞掠水星，信使号都记录了行星磁层（偏转太阳粒子风的磁性包层）的不同配置和扰动水平。在第三次飞掠中，信使号观察到水星的磁场响应太阳风的变化而迅速变化，引起了磁场波动，而在地球上，这会使指南针失效。
这次飞掠收集了如此多的新数据，以至于一些人认为它们已经证明了该任务的成本是值得的，即使今晚以灾难告终。但实现轨道将使信使号能够拍摄比飞掠图像精确10倍的照片。而且，为期一年的轨道停留将产生更多有望回答任务主要问题的数据：水星为何如此致密？它的地质历史是什么？行星的大气是如何运作的，为什么它有磁场？也许同样重要的是，信使号可以为其他类地系外行星提供线索，其中许多系外行星的运行轨道甚至比水星更靠近它们的主星。“水星是我们研究在恒星附近形成和演化行星的最近实验室，”Solomon说。
尽管信使号迄今为止表现出色，但在这里工作的每个人都有理由感到紧张。如果有什么不对劲怎么办？就在去年12月，日本的晓号探测器飞掠金星，而不是像预期的那样进入其轨道。水星比金星更靠近太阳，公转速度也比金星快，通常被认为是一个更难的目标。“有几件事可能导致今晚非常糟糕，”Bedini承认。“如果出于某种原因，我们在今晚的燃烧后发现自己仍在日心轨道上（绕太阳运行而不是绕行星），有办法挽救。但它们并不那么有吸引力。”如果信使号错过了这个机会之窗，可能需要两年——或者六年，甚至更长时间——才能重新调整航天器，再次尝试从太阳轨道转向水星轨道。
水星行星在黄昏时在西方的天空中肉眼可见，这时APL在Kossiakoff中心可容纳500人的礼堂大门向公众敞开。里面，一支装备齐全的摄像团队为活动增添了脱口秀节目录制的气氛。APL媒体关系人员提供实时解说，协调来自任务控制中心的直播信号，并在舞台上采访了几位信使号的科学家和工程师。点火的开始引来了掌声。
在燃烧进行到一半时，一个大屏幕显示了任务运营中心内部网络摄像头的画面。主持人刚刚称之为“高度兴奋”的核心团队，他们神情凝固，仿佛不敢呼吸。观众对这种“兴奋”的不寻常表现哈哈大笑，但所有人都同情科学家们脸上的克制。
在场的许多人意识到，信使号速度的快速变化可能会暂时导致深空网络丢失其信标的追踪，使人类操作员对其状态——或他们自己的未来研究机会——一无所知。但这从未发生。取而代Mthe，任务运营中心出现了两次解脱的时刻：第一次是燃烧进度达到70%标记时，这意味着信使号至少已经进入了轨道，然后——更大的解脱——15分钟的燃烧结束了。这时，团队成员们握手了，尽管又过了半小时数据才开始流动，并且操作被宣布成功，赢得了广泛的掌声。
Bedini和团队的其他成员仍然显得有些忐忑。他们知道几个小时后才能真正松一口气。他们计划通宵达旦，等待信使号到达其新的预期水星轨道的最远点，即远日点。如果航天器到达那个点，他们就可以确信它将能够完成全年的任务——每12小时绕水星运行一次，定期校正轨道，并反复调整自身在太空中的姿态，以便将仪器指向目标，将遮阳的脸朝向太阳，并将发现发送回地球。
发现已发回
自3月进入水星轨道以来，信使号给科学家们带来了接二连三的惊喜。“它向我们展示了一颗与我们预期的截然不同的行星，”首席研究员Sean Solomon说。10月份，信使号团队公布了该航天器在轨运行前六个月的一系列重大发现：°水星表面散布着以前未知的空洞。这些洼地可能是由于易挥发性化合物突然升华成气体而形成的。这可能意味着这颗行星含有比科学家预测的更容易汽化的元素。°光滑的火山平原延伸至水星北极附近的大片区域。熔岩流覆盖了该行星40%以上的面积，表明存在广泛且相对近期的火山活动。°水星的表面成分与其他岩石行星不同，其硫含量是地球地壳的10倍。这种奇怪的成分意味着科学家们将不得不重新思考他们对水星如何形成的模型。°这颗行星的磁场异常不均匀，尤其是与其大小相比。科学家们尚无法解释这种不对称性，但解释清楚应该有助于他们了解水星致密的、富铁的内部正在发生什么。
—Mara Grunbaum
