北京时间2023年10月13日22:19（14:19 UT），NASA灵神号（Psyche）探伤器搭乘SpaceX重型猎鹰火箭，从好意思国肯尼迪航天中心辐射腾飞，赶赴同名的金属小行星——灵神星（Psyche）。

载着灵神号的重型猎鹰火箭辐射腾飞 | John Kraus

这是重型猎鹰火箭初度辐射有用载荷参预绕日轨谈，若是不算过去首飞时扔出地球的那辆特斯拉跑车的话……

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太长不看版

灵神号将于2029年8月抵达灵神星；

灵神星是太阳系最大的金属小行星；

可能与地球的内核有着近似的发祥；

四舍五入，上天探伤灵神星就相称于入地探伤地球内核了。

灵神号将于2029年8月抵达灵神星 | NASA

灵神星：太阳系最大的金属小行星

太阳系中，栖息着数以百万计的小行星。它们酿成于太阳系早期，如今轻浮在太阳系中不同的轨谈位置，大小、方式、要素也各不换取。

跟着深空探伤技巧的发展，东谈主类探伤器还是近距离拜访过很多类型的小行星。举例：JAXA的隼鸟号深远探伤过富硅的S型（岩质）小行星糸川，JAXA的隼鸟2号和NASA的冥王号分别深远探伤过富碳的C型（碳质）小行星龙宫和贝努。

除灶神星外（太大了画不下），被东谈主类探伤器近距离探听过的小行星们 | 改编自：TPS

若是跳出小行星的规模，东谈主类探伤器早已近距离拜访过类地行星（如地球、火星、水星）、气态行星（如木星、土星）、冰卫星（如木卫二、土卫二）、彗星（举例彗星67P）等各式类型的天体，近距离恍悟过太阳系不同的气候。

探伤器近距离拍摄的火星、木星和土卫二（大小未按比例） | NASA

唯有一块小行星拼图，于今还莫得补全。

行星科学家时时按光谱要素把小行星分为三大类，除了C型和S型外，第三类即是富金属（时时是铁和镍）的M型小行星——东谈主类探伤器还从未近距离、深远探伤过任何一颗金属小行星。

注：2010年，欧空局罗塞塔任务曾在探听彗星67P/楚留莫夫的途中，以最近3168 公里的距离飞掠过一颗可能的M型小行星Lutetia，并开展了一些毛糙、少顷而有限的探伤。

而灵神星，即是一颗富铁镍金属的小行星，何况是太阳系已知的金属小行星中最大最重的那颗。

比拟于碳质（C型）和岩质（S型）小行星，金属（M型）小行星时时雷达倒映率更高，要素与富铁镍的陨石（尤其是含铁镍金属50%以上的CB类球粒陨石）同样，平均密度也更高。图中灵神星近十年不雅测的平均密度在3000-5000 kg/m3（Kleopatra和Lutetia也很可能是M型小行星），远高于大宽敞碳质和岩质小行星的平均密度，标明这些金属小行星中粗略率混有铁镍这类高密度的金属要素 | 参考贵府 [1]

灵神号：探听那扇照射地球内核的窗

除了填补小行星探伤领域的空缺，金属小行星自身，也对咱们意志太阳系的演化，尤其是咱们地球这么的岩质星球演化，有着独有的酷好。

这就波及到一个紧要的问题：金属小行星，是若何酿成的？

一个广为领受的不雅点是：来自地球这么的固态天体深处的铁镍内核。

咱们知谈，地球不是一颗从内到外均质的“土豆”，而是有着多层里面结构的“鸡蛋”。事实上，不仅是地球，月球、火星、水星、金星这么的大型固态天体所有这个词是这么。这是为什么呢？

地质和地球物理学家觉得，这是因为大型固态天体在酿成之初的“胚胎”时期，很可能皆履历过一个极其闷热的“冶真金不怕火炉”阶段。“冶真金不怕火炉”中的热，来自固态天体酿成之初的吸积、里面放射性元素衰减和外界密集的撞击，其中较大的那些天体中产生的热量足以熔融自身。

在这个“冶真金不怕火炉”里，天体内的各式物资在熔融气象下趁势被“分离”开来：较重的元素（比如铁和镍）向中心“下千里”酿成内核；相对较轻的硅酸盐要素就“浮”上来酿成原始幔层，最终酿成从内到外密度冉冉变小的“核幔壳”分层结构。

这，即是固态天体的热分异。

大型岩质天体热分异的约莫流程 | 制图：haibaraemily

天然，本色的分层远比这更多更复杂。但一言以蔽之，履历过热分异的固态天体皆“进化”成了分过层的“鸡蛋”。

那么，若是咱们思近距离探伤地核的要素和性质，作念得到么？

作念不到，东谈主类目下连挖穿地壳，告成探伤地幔皆还作念不到。

但若是目下有一类小行星，它们在酿成的早期（“星子”时期）履历了和地球同样的热分异流程，酿成了和地球同样的铁镍内核，之后又被太阳系早期剧烈的天体撞击作用“剥去”了外层的壳幔，只剩下铁镍内核了——那你是不是要一拍大腿：咱们去探伤这么的小行星，四舍五入不就相称于探伤了地球的内核了嘛！

灵神星的要素，可能与地球这么的类地行星内核同样 | NASA/JPL [2]

以致，若是咱们觉得地球自觉的偶极磁场来自富铁镍的地核，那…这么与地核同源的金属小行星会不会也还保存着磁场，或者“封印”着古磁场的陈迹呢？

灵神星可能的酿成流程暗意：一颗还是分层的固态天体，被撞击剥去了外层物资，只剩下了里面的金属铁核，在向外产生着磁场 | NASA/JPL [2]

于是，当作太阳系中最大的金属小行星，灵神星就这么被选中，成为灵神号的探伤策划。

2017年1月5日，NASA发扬公布了第8届“发现”级名堂（Discovery Program）的2个当选任务：露西号和灵神号[3]。露西号的策划是初度探听位于外太阳系的多颗木星特洛伊小行星（详见：），灵神号的策划是初度探听位于主小行星带的金属小行星——灵神星 。

第8届“发现”级名堂的2个当选任务暗意图，左为露西号，右为灵神号 | SwRI and SSL/Peter Rubin [3]

“发现”级名堂，是NASA深空探伤名堂梯队里规模最小、预算最低的一类，主打资本低、周期短、奏效快的微型任务，每个任务的惯例预算约4.5-5亿好意思元（不包括辐射用度），想象寿命不跳跃36个月，探伤策划精简明确。毛糙来说即是：更快、更好、更低廉，耄耋之年还能再看几十个。

目下扫数获批的“发现”级名堂。此外，月球勘察轨谈飘零器（LRO）任务其后也被按照破耗归入“发现”级名堂，属于领养 | haibaraemily

不外，近些年的“发现”级名堂个个远超惯例预算，灵神号更是如斯。原来策划2022年辐射的时候，灵神号的预算还是高达9.9亿好意思元，而宽限到2023年之后，预算更是可能会飙升到11.3亿好意思元[4]——不错说完全达到了中型名堂“新疆界”级的预算待遇。

唉，宽限即是多用钱，这事儿韦布千里镜最有教练 。

轨谈和探伤策划

灵神号的策划相称毛糙告成：飞到小行星带找到灵神星就完事儿了。

那灵神星在哪儿呢？灵神星位于火星和木星轨谈之间的主小行星带中，距离太阳约3天文单元（天文单元，天文体家在太阳系中常用的距离单元，即太阳到地球的平均距离）。

灵神星轨谈（红线）位置 | 参考贵府 [5]

因此，灵神号的轨谈想象也非通惯例：2023年10月辐射腾飞后，灵神号策划于2026年5月飞掠火星获取引力助推，之后沿着会合轨谈于2029年8月抵达灵神星隔邻，开动科学探伤，临了于2031年11月截止任务。

天然，若是灵神号满盈健康长命的话，说不定还有拓展任务。

灵神号策划轨谈 | 汉化自：ASU [6, 7]

在赶赴灵神星的飘零途中，灵神号将使用太阳能电激动系统（SEP），用太阳能为霍尔激动器提供电能 [8]。

比拟于传统的化学激动系统，太阳能电激动系统不错让探伤器佩带更轻的燃料，但产生更高的激动比冲，同样的激动技巧曾告捷诳骗于NASA十多年前的朝晨号任务。

为此，灵神号探伤器配备了纷乱的太阳能板，扫数这个词探伤器 加上太阳能板伸开后长24.76米，宽7.34米，大小差未几相称于一个网球场。

灵神号探伤器伸开后的大小暗意 | 汉化自：ASU [9]

灵神号的太阳能电激动系统会引发霍尔激动器中的氙离子，在天外中产生秀气的蓝绿色羽流。不错思象，灵神星在天外中飘零的时候，死后差未几即是这么的场景：

灵神号的太阳能电激动系统（SEP）职责中 | SSL [8]

抵达灵神星隔邻后，灵神号将参预环灵神星轨谈，开展不少于21个月的科学探伤。灵神号团队把这一阶段进一步分为从A到D的4个轨谈阶段，轨谈高度冉冉缩短 [6, 10, 11]：

- A轨：特征轨谈段（characterization），高度709千米，倾角90°，周期32.6小时。主要策划：灵神星磁场探伤，形容初步探伤。

- B轨：地形轨谈段（topography），高度303千米，倾角90°，周期11.6小时。主要策划：灵神星地形探伤、磁场探伤，进一步分为B1段和B2段。

1，抢开局：此前8轮除了首轮与辽宁互交白卷和上轮打济南兴洲外，其余比赛广州队都是先失球的一方，以年轻球员的能力和心态，现阶段在落后的情况下要逆转简直太难了，3平5负的结果则是最直接的证明。不过本场比赛从一开始广州队就对对手持球人进行逼抢，给予对方压力，迫使对方仓促出球，抢回球权后立马在边路做文章，战术意图十分明确，球队10分钟便打进2球，可以说牢牢地将局势、胜势掌握在自己手里。

- C轨：重力科学轨谈段（gravity science），高度190千米，倾角90°，周期7.2小时。主要策划：灵神星重力场和磁场探伤。

- D轨：元素要素制图轨谈段（elemental mapping），高度75千米，倾角160°，周期3.6小时。主要策划：灵神星名义化学元素要素探伤。

灵神号环绕灵神星阶段的策划轨谈（不同贵府给出的数据略有互异） | 汉化自：ASU [6]

不外，为了兼顾探伤阶段灵神星受到的光照变化，灵神号策划的探伤律例并不是冉冉降轨，而是A轨→B1轨→D轨→C轨→B2轨，高下轨交错。

天然灵神星个头还挺大，平均直径约220公里，在主小行星带中不错排进前20，但还完全莫得大到能被地基千里镜了了拍到的进程。因此，思要着实意志这颗金属小行星，还詈骂得探伤器出马才行。

目下，基于地基雷达探伤测度，灵神星约莫长这么：

灵神号方式模子 | 参考贵府 [12]

NASA给出的灵神星艺术思象图长这么：

图源：NASA/ASU

至于这颗小行星到底长啥样，就要等灵神号抵达之后才知谈了。

科学仪器

灵神号探伤器主体部分长3.1米、宽2.4米，大小与小面包车相称：

汉化自：ASU [9]

互助不同轨谈阶段的科学探伤策划，灵神号共佩带了4种科学仪器[9, 13, 14]：

汉化自：ASU [9]

1）多光谱成像仪（Multispectral Imager）×2：用于拍摄灵神星名义不同波段的影像；获取灵神星名义地形；探伤灵神星名义的矿物要素，尤其是金属要素的比例。

灵神号的一双多光谱成像仪位置（上）和外形（下）| NASA/JPL-Caltech/ASU/MSSS [13]

2）磁强计（Magnetometer） ×2：用于探伤灵神星的磁场强度。若是灵神星确实也曾有过磁场，这将是一个紧要字据，能够确认它确实是一个还是完成热分异的早期星子内核。

灵神号的一双磁强计位置（上）和外形（下）| NASA/JPL-Caltech [13]

3）伽马射线和中子谱仪（Gamma-Ray and Neutron Spectrometer）：前者用于探伤灵神星的化学元素要素，后者用于探伤灵神星名义受寰宇射线引发的中子。

灵神号的伽马射线谱仪和中子谱仪位置（上）和外形（下）| Johns Hopkins APL/Ed Whitman [13]

4）X波段无线电汉典通信系统（X-band radio telecommunications system）：主要用于与地球通信，罗致教导，发送探伤数据；兼用于探伤灵神星的重力数据，获取灵神星的自转、质地、重力场、里面结构等信息。

灵神号的X波段天线位置（上，中）和外形（下）| NASA/JPL-Caltech [13]

此外，灵神号还策划在职务中考据一项新的激光通信技巧：深空光学通信（DSOC）[14,15]。该技巧将信息加载在近红外波段的光子而非无线电波中，以杀青深空探伤器与地球的高速度通信。

灵神号搭载的深空光学通信激光收发器的位置（上）和外形（下）| NASA/JPL-Caltech [15]

灵神号搭载的深空光学通信发还的数据，将由好意思国加州理工学院帕洛玛山天文台（Palomar Observatory）的5.1米口径海尔千里镜（Hale）罗致。

加州理工学院帕洛玛山天文台 | NASA/JPL-Caltech [15]

灵神号本次策划开展的深空光学通信施行，是该技巧初度尝试用于月球除外的深空探伤。

灵神号名堂组策永别两个阶段开展DSOC技巧施行（粉色点线），握续约两年时间。第一阶段从辐射握续到2024年6月，第二阶段策划从 2025年1月握续到10月 | 汉化自：NASA/JPL-Caltech [7]

灵神星当作一个从未被东谈主类探伤器探听过的新世界，咱们还不知谈它会带来若干惊喜和新的谜题。

但至少，在灵神号现存的策划中，长达两年多的探索有望揭开一系列对于灵神星、对于金属小行星的谜团，举例：

灵神星名义到底长什么样？履历了若何的地质和撞击历史？

金属小行星的平均密度唯有3000kg/m^3露面，它们不能能是纯铁镍构成的，那么灵神星的构成要素如何？

灵神星有磁场吗？磁场散布如何？

灵神星是否确实是一个还是分层的胚胎行星留住的内核，像咱们的地核那样？

期待2029年的灵神号，能够给出这些问题的谜底。

参考文件

[1] Elkins-Tanton, L. T., Asphaug, E., Bell III, J. F., Bierson, C. J., Bills, B. G., Bottke, W. F., ... & Zuber, M. T. (2022). Distinguishing the origin of asteroid (16) Psyche. Space Science Reviews, 218(3), 17.

[2] NASA's Psyche Mission to an Asteroid: Official NASA Trailer

https://images.nasa.gov/details/JPL-20230717-PSYCHEf-0001-ASU Psyche Mission Trailer Revised

[3] NASA | NASA Selects Two Missions to Explore the Early Solar System

https://www.nasa.gov/press-release/nasa-selects-two-missions-to-explore-the-early-solar-system

[4] NASA Psyche mission back on track for October launch

https://spacenews.com/nasa-psyche-mission-back-on-track-for-october-launch/

[5] National Academy of Sciences | The NASA Psyche Mission: An Electric Journey to a Metal World

https://www.youtube.com/watch?v=y4098wfkI-k

皇冠hg86a

[6] https://psyche.asu.edu/mission/

[7] https://www.jpl.nasa.gov/images/pia24930-psyches-mission-plan

[8] NASA | Psyche is an SEP Mission…. What’s that mean?

https://psyche.asu.edu/2018/01/12/psyche-sep-mission-whats-mean/

[9] ASU | The Spacecraft

https://psyche.asu.edu/mission/the-spacecraft/

[10] https://www.jpl.nasa.gov/images/pia26102-psyche-orbital-operations

[11] Jaumann, R., Bell III, J. F., Polanskey, C. A., Raymond, C. A., Aspaugh, E., Bercovici, D., ... & Zuber, M. T. (2022). The Psyche topography and geomorphology investigation. Space Science Reviews, 218(2), 7.

[12] Shepard, M. K., de Kleer, K., Cambioni, S., Taylor, P. A., Virkki, A. K., Rívera-Valentin, E. G., ... & Camarca, M. (2021). Asteroid 16 Psyche: shape, features, and global map. The Planetary Science Journal, 2(4), 125.

[13] ASU | Instruments & Science Investigations

https://psyche.asu.edu/mission/instruments-science-investigations/

[14] NASA | Psyche Fact Sheet

https://d2pn8kiwq2w21t.cloudfront.net/documents/Psyche_Fact_Sheet.pdf

[15] NASA | Deep Space Optical Communications (DSOC)

https://www.nasa.gov/solar-system/deep-space-optical-communications-dsoc/

[16] Elkins-Tanton, L. T., Weiss, B. P., & Zuber, M. T. (2011). Chondrites as samples of differentiated planetesimals. Earth and Planetary Science Letters, 305(1-2), 1-10.

作家：haibaraemily

裁剪：Steed

封面图开首：NASA

一个AI

NASA，你详情你的舆图没拿反吗？