太陽系相比整個宇宙，猶如一粒微塵般毫不起眼；我們所在的藍色地球相比整個太陽系，也如同一粒微塵。我們人類，在這粒微塵之上，仰望星空，想象著有朝一日，能夠遍訪宇宙中的所有星球，能夠遊歷宇宙中的每一個角落。
在之前的系列中，金星和火星我們都已經拜訪過，先是吹了空調，又是吃了土豆，悠哉遊哉。然而科學考察不是請客吃飯，並不總是這樣愜意悠閒。為了科學，我們常常會在最為極端、最為艱苦、最為遙遠的地方做長期的、高強度的工作。這樣的工作，為人類帶來了文明的光輝。
所以這一次，我們將前往水星——這顆離太陽最近的行星——做一番科學的苦旅。
其實，大家可能都沒有意識到，水星是近年來，我們日常生活中“出鏡率”最高的行星。大家常常會在XXX人的朋友圈裡看到所謂“水逆退散”之類的詞句，所謂“水逆”，就是水星逆行的簡稱。
NASA信使號拍攝的水星
其實由於參考系問題，所有的太陽系行星在地球上的觀察者看來，都會出現逆行現象，這也是“行星”一詞的由來之一，甚至還啟發了日心說。
水星是距離太陽最近的行星，其近日點高度0.307499AU（AU，天文單位，約等於地球到太陽的距離，下同）遠日點高度0.466697AU，半長軸0.387098AU。水星的公轉軌道是太陽系八大行星中離心率最大的（0.21），也即其軌道最扁，近日點和遠日點偏差最大。
水星軌道
水星距離太陽太近，在地球上的觀察者看來，水星總是會被太陽遮擋，一年中只有很少一部分時間能夠看到水星，所以要想看到“水逆”這種現象，其實也是很難得的。中國古話說得好，人生之不如意，十有八九，你的運氣要是真由水星主導，那開心還來不及呢！一年只有很少的時間會不順利。
然而，對於科學考察者來說，要在水星科考，卻沒有這麼順利了，水星目前資料匱乏，但是根據已知的水星資料，我們將遇到很多技術難關。
第一道難關：道阻且···費油。
前面已經說到，水星有著很低的公轉軌道，這給科學考察帶來了一個極難解決的問題——費油。
根據開普勒定律，在同一個公轉系統內，天體的軌道高度越低，其切向速度就越快，因此水星的公轉速度遠遠大於地球的公轉速度。
水星的平均公轉速度大約是48km/s，地球的平均公轉速度則大約是30km/s，存在18km/s的速度差，如果要在水星和地球之間實施霍曼轉移（人造飛行器在兩個天體間進行直接轉移的最省燃料的方案），那麼就將需要至少18km/s的速度變量。如果要對一個1噸的飛行器（比家用小轎車還要輕一些）實行這種方案，這架飛行器將需要至少1620億焦耳的能量，相當於瞬間釋放近4噸汽油的所有燃燒熱量——實際上能做到這一點的發動機根本不存在。
一輛特斯拉Model S轎車就有2噸重了
如果使用當前最為優秀的火箭發動機，歐空局研製的VINCI，來進行這樣一次轉移加速，運送1噸的飛行器有效載荷，將需要60噸燃料。而如果讓馬斯克的SpaceX公司來執行這樣一個任務，使用他們比衝最高的Merlin-1C發動機，需要180噸燃料——然而人類迄今為止最大的火箭，NASA的土星五號火箭，也最多將140噸載荷送入低地球軌道。
曾經將阿波羅11號送去月球的土星五號火箭
更何況，1噸的飛船，是絕對不足以滿足載人航天的需求的，道理顯而易見——你能開著你家車去月球嗎？哪怕汽油充足，零食、寵物、三五好友也是少不了的吧？
所以，如果我們想要去水星進行一番科學考察，首先要解決的，就是發動機技術——這是全人類的“卡脖子技術”，是人類邁向更深的星空必然要解決的難題。
正因為“費油”，目前人類只有兩架無人探測器曾經到達過水星。首先是NASA的水手10號探測器，它三次飛掠了水星，獲得了最早的一批原位測量的水星科學資料，後來是NASA的信使號探測器，它進入了水星軌道，正在對水星進行詳細的測量。
這兩架探測器都沒有使用霍曼轉移，而是藉助了地球、金星、水星的引力彈弓。引力彈弓是節省飛船燃料的重要手段，但是缺點在於將會消耗數倍於霍曼轉移的時間——而人類的肉體凡胎，是等不起的。
信使號
第二道難關：度日如···兩年
在天體的世界裡，萬有引力，主宰了各種各樣的現象。其中就有“潮汐現象”。
如圖左半，地球對月球形成潮汐鎖定，
導致月球始終一面對著地球
我們現在都已經知道，地球上海洋的潮汐，是由太陽和月亮的萬有引力共同形成的。但是，潮汐力並不僅僅存在於大海之中。高山、深谷、幽邃的地下，整顆星球，都無時不在被潮汐力影響著。這種潮汐，在我們地球科學領域，被稱為固體潮。
水星距離太陽如此之近，受到強烈的太陽引力。而其公轉軌道又不是很圓，因此，水星上每一點與太陽之間的萬有引力，隨著水星公轉和自轉，不斷髮生改變。萬有引力忽大忽小，相應的，水星上不同地區的形狀也就發生著類似於海洋的潮汐現象，潮汐導致內部摩擦，不斷損耗水星自轉的能量——最終，水星的自轉和公轉達到共振，使潮汐降到最低。
這種現象被稱為“潮汐鎖定”，同樣的現象發生在太陽系的各個角落，離我們最近的就是月球——我們都知道月球總是同一面對著地球，這就是因為月球對地球，如同水星對太陽——形成了潮汐鎖定。
所不同的是，水星對太陽形成的不是1：1的潮汐鎖定，而是3：2的潮汐鎖定。水星每公轉1圈，就會自轉1.5圈。做一個簡單的減法就能知道，對於水星表面上的一個點，每繞太陽一圈，太陽就會在這個點上前進大約180度。所以，每兩個水星年，才會度過一個水星天。
所謂“度日如年”，毫不誇張，甚至可以說是“度日如兩年”。
好在，一個水星年是87.9691個地球日，一個水星天也就是大約176天，可能，大概，也許，也不算很長。如果有在南極北極的極晝極夜下工作的經驗，那麼這樣的日子，還是可以勉強接受的，大不了就趁著日光正好，修仙。
第三道難關：冰與火···之睡覺
這樣長的晝夜，當然也帶來了很多的問題。
首先晝間輻射很強，在水星赤道日下點，太陽光強大約能達到4.6-10.1倍於地球附近太空的太陽光強度，更何況水星沒有大氣層遮光。此時地表的溫度將會很高，會迅速飆升至427攝氏度，絕對不適合任何戶外活動。
這樣的高溫下，水星表面的岩石都會氣化。水星實際上有一層非常稀薄的外逸大氣層，主要是由水星表面氣化的岩石組成，你看看這成分——42%的分子氧，29%的鈉，22%的氫，6%的氦，0.5%的鉀，以及其他一些痕量的成分。簡直可以說是非常硬核了，那些原本在地球以固態形式存在的鈉和鉀，在水星就變成了氣體。
這層大氣層的壓強大約是0.5nPa，比地球大氣壓小了至少14個數量級，人幾乎是感覺不到的。熱對流和熱傳導也因此而非常輕微。只要能夠遮擋住陽光，例如藏身在洞穴中，就可能躲過水星表面晝間的極端高溫。
比如窯洞就是很不錯的住所
而且，根據信使號對水星的觀察，在水星表面的深坑洞穴這些從未暴露在太陽光下的地方，很可能蘊藏著不少的固態水資源，這將是科學家在水星表面做考察的首要生命保障。
到了夜間，還是由於幾乎沒有大氣層，水星幾乎完全沒有保溫能力，最低溫度會驟降至-173攝氏度。這樣的溫度，配合上稀薄近乎不存在的大氣，其實反而適合人類工作。整體的環境，會與月球夜間非常類似（月球的最低溫度大約也是-173攝氏度）。
後排：火星、水星
前排：月球、冥王星、妊神星
但是夜間，新的問題也將引入進來，人類目前的空間探測任務，主要依賴太陽能電池板來提供所需的電源。夜間的溫度適合工作，但是夜間的能源卻成問題。所以，到時候可能就要像玉兔2號一樣，白天睡大覺，晚上翻個身，走兩步，繼續睡大覺了。
兔：我彷彿聽見有人在黑我。。。
說了這麼多困難，但實際上，水星也具備一些獨到的好處——相比較我們之前講過的金星和火星。這些益處，實際上降低了在水星表面科考的難度，提高了水星表面科考的價值。
首先，水星是有磁層的
磁層，猶如一面盾牌，擋住了大部分的來自太陽的致命的高能粒子。地球磁層是地球能夠演化出生命的重要保護層。太陽系的四顆類地行星中，地球和水星是擁有磁層的，而金星和火星並不具備。
水星，金星，地球和火星的對比
要知道金星和火星的體積和重量要比水星大出很多，金星和火星的大氣層也比水星濃郁很多很多倍，但是偏偏是這麼個小不點，具備了兩個大個子都不具備的東西。
按照目前的理論，磁層的存在依賴於行星內生的偶極磁場，而這種偶極磁場的產生，則依賴於行星是否具有液態的核心。根據目前的探測結果，金星和火星都已經失去了這種活躍的液態的核心，但是水星和地球還依然具備！
水星的核——水核，根據目前的測算，佔到水星體積的55%（地核只佔地球體積的17%），並且呈現液態。科學家們推測，可能是在水星形成的過程中，水星的表面物質因為某種原因丟失了，只剩下了一個超大的核。
水星圈層結構
水星因此也像地球一樣，有一個防護罩，可以保護其表面少受高能粒子的轟擊，所以在表面進行科學考察的科學家們，身體健康問題會有比較好的保障。同時，其地表的成分受到輻射的干擾也會降低。
其次，水星地質不活躍
水星表面的地貌，都是十數億年前就已經形成的，其地殼非常厚，早已停止了活動。水星上面的撞擊坑，可以追溯到太陽系形成的年代。幾乎沒有大氣層的表面，也幾乎沒有受到任何剝蝕。所以地球科學家們在上面每挖一鏟子，就是十幾億年前的古董，研究價值無法估量。
信使號繪製的水星地形圖，紫色最低，紅色最高
那麼，來總結一下，我們這一程科學苦旅的規劃吧！
“
首先，帶足燃料，準備最強勁最先進的火箭發動機；
第二，帶好鏟子，錘子，如果可能的話還有炸面兒——來挖一個舒適溫馨的窯洞居住；
第三，備足電池和咖啡，做好晝伏夜出，熬夜加班工作的準備；
第四，扛起那些科學儀器，向著太陽系的古老遺蹟進發；
最後，帶好毛巾，這將是一趟辛苦的旅程！
”
看上去不算太難對不對？是的，那是因為人類的好奇心，一定能戰勝一切的不可能。