Psyche 探測器在火星上對金屬小行星進行引力操縱

美國國家航空暨太空總署 (NASA) 的普賽克 (Psyche) 太空船按照計劃於週五 (15) 與火星相遇，以執行引力推力，將其軌道調整到太陽系中迄今為止發現的金屬最豐富的小行星。這次機動發生在探測器經過距離紅色星球約 4,500 公里處時，以每小時 19,848 公里的速度行駛。這次彈弓飛越是太空船於 2023 年 10 月開始的 35 億公里旅程中的關鍵一步。

火星交會策略性地納入任務計畫中，作為為普賽克太陽能電離子推進系統節省燃料的一種方式。這種機動使得探測器能夠利用火星引力來獲得速度並調整其航向，而無需過度依賴氙氣推進劑氣體的供應。美國太空總署洛杉磯噴射推進實驗室任務規劃負責人莎拉貝爾斯托表示，太空船在事件中完全保持在正確的軌道上。

重力機動優化任務燃料

在這次穿越火星之前，Psyche 上的太陽能-電離子推進系統首次被用於行星際空間任務。重力飛越所節省的燃料使前往小行星的最後階段的可用資源得到了擴展。該航天器自肯尼迪航天中心發射以來，經過大約六年的旅程，預計將於 2029 年 8 月抵達目的地。

除了推進目的外，運行團隊還利用飛越機會對機載科學儀器進行測試和校準。探測器的特殊相機被激活，以不同波長的光捕獲火星圖像，使工程師能夠在到達小行星之前驗證設備的運作情況。這項真實世界的測試提供了關鍵數據，以確保當 Psyche 進入圍繞其最終目標的軌道時所有儀器都能正常運作。

小行星普賽克代表了一個獨特的天體。這顆小行星於 1852 年被發現，以希臘神話中的靈魂女神命名，根據從地球進行的雷達觀測，它被認為是大約九顆已知天體中最大的一顆，這些天體似乎主要由金屬組成。 Psyche 的最寬處寬約 279 公里，它繞太陽運行的距離是地球的三倍，即使在它最接近地球的時候也是如此。據估計，其成分包括鐵、鎳、金和其他金屬，假設的集體貨幣價值約為 10 千萬億美元。

金屬小行星提供了有關行星形成的線索

正如參與該計畫的科學家所解釋的那樣，Psyche 的科學任務與太空資源的採礦或商業探索沒有關係。調查的中心目標是加深對地球和其他岩石行星形成的了解。所有這些世界都是圍繞著由熔融金屬組成的內核建構的，賽琪可以幫助揭示不可溶解的結構。

地球的熔融核心位於人體儀器無法直接檢查的極端深度和溫度。因此，小行星普賽克提供了一個獨特的機會：近距離研究古代行星金屬核心的剩餘結構。主要的科學假設提出，賽克是一顆原始行星曾經熔化且長期冰凍的內殼，在大約 45 億年前的早期太陽系期間，該行星因與其他天體的碰撞而被撕裂。

迄今為止，科學家只是根據從地球收集的雷達數據推測賽琪的實際外觀。探測器尚未傳輸該小行星的任何直接影像。一旦太空船進入軌道並且其儀器開始捕獲高解析度視覺數據，科學界最終將能夠驗證或修正當前有關小行星的成分和起源的假設。

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Psyche 軌道運行時間表

Psyche 太空船的尺寸與一輛小型貨車相當，將於 2029 年 8 月完成其星際旅行並進入小行星周圍的軌道。一旦到位，探測器將在軌道上停留 26 個月，在此期間它將使用專用儀器對天體進行完整掃描。該設備將測量小行星的重力、繪製其磁特性、分析其化學成分並捕獲多個波長光的詳細圖像。

在這個延長的軌道階段，太空船將逐漸螺旋靠近小行星，隨著距離的縮短，可以進行越來越詳細的觀測。這種增量近似模式確保儀器將逐漸收集更高品質的數據，從一般觀察到特定區域的高分辨率分析。該任務計劃於 2031 年結束，屆時探測器將完成其完整的科學週期。

此次發射於 2023 年 10 月 13 日進行，當時 SpaceX 的獵鷹重型火箭從佛羅裡達州卡納維爾角的肯尼迪航天中心升空，載著 Psyche 飛船前往深空。選擇大容量運載火箭體現了這項任務對國際天文學界的戰略重要性。火星之旅花了幾個月的時間，在此期間，噴射推進實驗室的工程師對探測器的系統進行持續監控。

科學意義及探索前景

對小行星普賽克的調查標誌著太空探索的歷史性時刻。它是人類太空船選擇進行近距離和詳細研究的同類小行星中的第一顆。先前的任務曾經造訪過其他小行星，但沒有一次專門針對主要由金屬組成的物體。 Psyche 收集的數據將揭示目前有關行星形成的理論是否正確或需要根本修正。

探測器上採用的太陽能-電離子推進技術代表了航空航天工程的重大進步。它首次在長期行星際任務中使用，為未來的深空探險提供了寶貴的經驗教訓。與傳統化學火箭相比，該系統表現出卓越的燃料效率，為針對太陽系更遙遠區域的更雄心勃勃的任務提供了可能性。

科學研究的預期結果超越了單純的好奇心。更好地理解行星分化的過程，即行星分離成不同材料層的機制，將有助於建立關於遙遠世界宜居性的理論。這些知識將為未來在鄰近恆星系統中尋找類地行星提供信息，從而有可能加速發現能夠支持生命的環境。