北京时刻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起飞，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起飞 | John Kraus
这是重型猎鹰火箭初度辐射灵验载荷参加绕日轨说念，若是不算往日首飞时扔出地球的那辆特斯拉跑车的话……
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，上天探伤灵神星就十分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。它们造成于太阳系早期，如今飘扬在太阳系中不同的轨说念位置，大小、体式、身分也各不疏导。
跟着深空探伤技能的发展，东说念主类探伤器也曾近距离走访过好多类型的小行星。举例：JAXA的隼鸟号深化探伤过富硅的S型（岩质）小行星糸川，JAXA的隼鸟2号和NASA的冥王号分歧深化探伤过富碳的C型（碳质）小行星龙宫和贝努。
除灶神星外（太大了画不下），被东说念主类探伤器近距离打听过的小行星们 | 改编自：TPS
若是跳出小行星的规模，东说念主类探伤器早已近距离走访过类地行星（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。
行星科学家经常按光谱身分把小行星分为三大类，除了C型和S型外，第三类便是富金属（经常是铁和镍）的M型小行星——东说念主类探伤器还从未近距离、深化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打听彗星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，并开展了一些浅近、转眼而有限的探伤。
而灵神星，便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。
比较于碳质（C型）和岩质（S型）小行星，金属（M型）小行星经常雷达倒映率更高，身分与富铁镍的陨石（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），远高于大无数碳质和岩质小行星的平均密度，标明这些金属小行星中概况率混有铁镍这类高密度的金属身分 | 参考府上 [1]
灵神号：打听那扇照耀地球内核的窗
除了填补小行星探伤畛域的空缺，金属小行星自己，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，有着特有的趣味趣味。
这就波及到一个伏击的问题：金属小行星，是若何造成的？
一个广为接纳的不雅点是：来自地球这么的固态天体深处的铁镍内核。
咱们知说念，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完全是这么。这是为什么呢？
地质和地球物理学家以为，这是因为大型固态天体在造成之初的“胚胎”期间，很可能齐资格过一个极其闷热的“冶真金不怕火炉”阶段。“冶真金不怕火炉”中的热，来自固态天体造成之初的吸积、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情状下趁势被“分离”开来：较重的元素（比如铁和镍）向中心“下千里”造成内核；相对较轻的硅酸盐身分就“浮”上来造成原始幔层，最终造成从内到外密度冷静变小的“核幔壳”分层结构。
这，便是固态天体的热分异。
大型岩质天体热分异的大要流程 | 制图：haibaraemily
天然，本色的分层远比这更多更复杂。但一言以蔽之，资格过热分异的固态天体齐“进化”成了分过层的“鸡蛋”。
那么，若是咱们念念近距离探伤地核的身分和性质，作念得到么？
作念不到，东说念主类目下连挖穿地壳，径直探伤地幔齐还作念不到。
但若是当今有一类小行星，它们在造成的早期（“星子”期间）资格了和地球同样的热分异流程，造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，四舍五入不就十分于探伤了地球的内核了嘛！
灵神星的身分，可能与地球这么的类地行星内核同样 | NASA/JPL [2]
以至，若是咱们以为地球自愿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”着古磁场的印迹呢？
灵神星可能的造成流程清楚：一颗也曾分层的固态天体，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，手脚太阳系中最大的金属小行星，灵神星就这么被选中，成为灵神号的探伤想法。
2017年1月5日，NASA认真公布了第8届“发现”级技俩（Discovery Program）的2个当选任务：露西号和灵神号[3]。露西号的想法是初度打听位于外太阳系的多颗木星特洛伊小行星（详见：），灵神号的想法是初度打听位于主小行星带的金属小行星——灵神星 。
第8届“发现”级技俩的2个当选任务清楚图，左为露西号，右为灵神号 | SwRI and SSL/Peter Rubin [3]
“发现”级技俩，是NASA深空探伤技俩梯队里规模最小、预算最低的一类，主打资本低、周期短、生效快的袖珍任务，每个任务的老例预算约4.5-5亿好意思元（不包括辐射用度），假想寿命不向上36个月，探伤想法精简明确。浅近来说便是：更快、更好、更低廉，耄耋之年还能再看几十个。
目下整个获批的“发现”级技俩。此外，月球勘察轨说念航行器（LRO）任务其后也被按照破耗归入“发现”级技俩，属于领养 | haibaraemily
不外，近些年的“发现”级技俩个个远超老例预算，灵神号更是如斯。蓝本计议2022年辐射的时候，灵神号的预算也曾高达9.9亿好意思元，而展期到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技俩“新疆界”级的预算待遇。
唉，展期便是多费钱，这事儿韦布千里镜最有训戒 。
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轨说念和探伤筹算
灵神号的想法相配浅近径直：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说念之间的主小行星带中，距离太阳约3天文单元（天文单元，天体裁家在太阳系中常用的距离单元，即太阳到地球的平均距离）。
灵神星轨说念（红线）位置 | 参考府上 [5]
因此，灵神号的轨说念假想也非经老例：2023年10月辐射起飞后，灵神号计议于2026年5月飞掠火星取得引力助推，之后沿着会合轨说念于2029年8月抵达灵神星近邻，启动科学探伤，终末于2031年11月收尾任务。
天然，若是灵神号满盈健康长命的话，说不定还有拓展任务。
灵神号计议轨说念 | 汉化自：ASU [6, 7]
在赶赴灵神星的航行途中，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]。
比较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戴更轻的燃料，但产生更高的激动比冲，同样的激动技能曾告捷愚弄于NASA十多年前的早晨号任务。
为此，灵神号探伤器配备了宏大的太阳能板，整个这个词探伤器 加上太阳能板伸开后长24.76米，宽7.34米，大小差未几十分于一个网球场。
灵神号探伤器伸开后的大小清楚 | 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，在天外中产生瑰丽的蓝绿色羽流。不错念念象，灵神星在天外中航行的时候，死后差未几便是这么的场景：
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灵神号的太阳能电激动系统（SEP）使命中 | SSL [8]
抵达灵神星近邻后，灵神号将参加环灵神星轨说念，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个轨说念阶段，轨说念高度冷静缩小 [6, 10, 11]：
- A轨：特征轨说念段（characterization），高度709千米，倾角90°，周期32.6小时。主要想法：灵神星磁场探伤，样式初步探伤。
- B轨：地形轨说念段（topography），高度303千米，倾角90°，周期11.6小时。主要想法：灵神星地形探伤、磁场探伤，进一步分为B1段和B2段。
- C轨：重力科学轨说念段（gravity science），高度190千米，倾角90°，周期7.2小时。主要想法：灵神星重力场和磁场探伤。
- D轨：元素身分制图轨说念段（elemental mapping），高度75千米，倾角160°，周期3.6小时。主要想法：灵神星名义化学元素身分探伤。
灵神号环绕灵神星阶段的计议轨说念（不同府上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，灵神号计议的探伤规定并不是冷静降轨，而是A轨→B1轨→D轨→C轨→B2轨，上下轨交错。
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明晰拍到的进度。因此，念念要果真意志这颗金属小行星，还口舌得探伤器出马才行。
目下，基于地基雷达探伤揣测，灵神星大要长这么：
灵神号体式模子 | 参考府上 [12]
NASA给出的灵神星艺术念念象图长这么：
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说念了。
科学仪器
灵神号探伤器主体部分长3.1米、宽2.4米，大小与小面包车十分：
汉化自：ASU [9]
合营不同轨说念阶段的科学探伤想法，灵神号共佩戴了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身分，尤其是金属身分的比例。
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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。若是灵神星真的也曾有过磁场，这将是一个伏击把柄，能够阐述它真的是一个也曾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身分，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波段无线电良友通信系统（X-band radio telecommunications system）：主要用于与地球通信，收受教唆，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、质料、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，灵神号还计议在职务中考据一项新的激光通信技能：深空光学通信（DSOC）[14,15]。该技能将信息加载在近红外波段的光子而非无线电波中，以罢了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）收受。
加州理工学院帕洛玛山天文台 | NASA/JPL-Caltech [15]
灵神号本次计议开展的深空光学通信履行，是该技能初度尝试用于月球除外的深空探伤。
灵神号技俩组计议分两个阶段开展DSOC技能履行（粉色点线），合手续约两年时刻。第一阶段从辐射合手续到2024年6月，第二阶段计议从 2025年1月合手续到10月 | 汉化自：NASA/JPL-Caltech [7]
灵神星手脚一个从未被东说念主类探伤器打听过的新寰球，咱们还不知说念它会带来若干惊喜和新的谜题。
皇冠客服飞机：@seo3687但至少，在灵神号现存的筹算中，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？资格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，它们不成能是纯铁镍构成的，那么灵神星的构成身分如何？
灵神星有磁场吗？磁场分散如何？
灵神星是否真的是一个也曾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
[6] https://psyche.asu.edu/mission/
[7] https://www.jpl.nasa.gov/images/pia24930-psyches-mission-plan
智博彩票网[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
封面图起首：NASA
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