NASA Psyche任务将探索一个科学家几乎无法确定的未知世界

NASA Psyche任务的目标——一个富含金属的小行星，也叫Psyche，位于火星和木星之间的主带，那里是一个未知的外太空世界。从地球和天基望远镜上看，这颗小行星就像一个模糊不清的图案。科学家们从雷达数据中知道的是，它的形状有点像一个土豆，并且它是侧向旋转的。

通过分析小行星上反射的光线，科学家假设小行星Psyche含有异常丰富的金属。一种可能的解释是，它在我们太阳系的早期形成，要么是作为小行星的核心要么是作为从未融化的原始物质。这项任务旨在找出答案，另外研究人员希望在此过程中能够找到帮助回答有关我们太阳系形成的基本问题的线索。

来自亚利桑那州立大学的Lindy Elkins-Tanton表示：“如果它被证明是金属核心的一部分，那么它将是我们太阳系第一代早期核心的一部分。但我们并不能真正知道，并且在我们到达那里之前，我们不会知道任何事情。我们想提出关于建造行星的材料的主要问题。我们充满了问题，但没有很多答案。这就是真正的探索。”

Elkins-Tanton为Psyche任务的首席调查员。她领导的小组提议将Psyche作为NASA发现级任务，它在2017年被选中。她还指出，这一任务一个巨大的挑战是选择该任务的科学仪器。据了解，ElkinsTanton他们研究小组选择的是一套包含了测量任何磁场的磁强计、拍摄和绘制表面的成像仪以及通过测量从表面发射的伽马射线和中子来表明表面是由什么构成的光谱仪等仪器的有效载荷。Elkins-Tanton指出，虽然科学家们在对Psyche是由什么构成的提出假设，但没有人能够想出一个用现有科学仪器无法研究的Psyche。

但在科学家们能将这些仪器投入工作之前，他们需要到达小行星并进入轨道。2022年8月从NASA肯尼迪航天中心发射后，Psyche将在9个月后驶过火星并利用火星的引力将自己弹射到小行星上。这是一个总长约24亿千米的旅程。

该航天器将在2025年底开始最后接近小行星。随着航天器越来越接近目标，任务小组将打开相机，小行星Psyche的视觉效果将从我们现在知道的模糊的圆球变成高清的画面，它将首次揭示这个陌生世界的表面特征。当工程师准备在2026年1月滑入轨道时，这些图像也将帮助他们确定方向。航天器的初始轨道被设计在一个高的、安全的高度——距离小行星表面约700千米。

在这第一个轨道上，Psyche的任务设计和导航团队将专注于测量小行星的重力场，这是为了保持航天器在轨道上的力量。有了对重力场的了解，该团队就可以在不到两年的时间里，随着科学任务的开展将航天器安全地引导到越来越接近表面的地方。

Psyche似乎是块状的，其横截面（最宽处为280千米）比它从上到下都要宽，质量分布不均。有些地方可能密度较小，就像海绵一样，有些地方可能更加紧密、质量更大。Psyche质量更大的部分将有更高的重力，并对航天器施加更强的拉力。

为了解决重力场之谜，任务小组将使用航天器的电信系统。通过测量在航天器和地球周围的大型深空网络天线之间来回反弹的X波段无线电波的微妙变化，工程师们可以精确地确定小行星的质量、重力场、旋转、方向和摇摆。

该团队一直在研究各种方案并设计了数以千计的“可能的Pshches”——模拟小行星的密度和质量及自旋轴的方向变化--以为轨道计划奠定基础。虽然研究人员可以在计算机模拟中测试他们的模型，但在航天器真正到达那里之前，一切都是无法确定的。

在接下来的20个月里，航天器将使用其温和的电力推进系统进入越来越低的轨道。随着航天器的不断接近，对重力场的测量将变得越来越精确、表面的图像将变得更有分辨率，这将使得研究小组能够提高对天体的理解。最终，航天器将建立一个离地表约85千米的最终轨道。

这一切都是为了解决这颗独特小行星的谜题：Psyche是从哪里来的、它是由什么构成的以及它对我们太阳系的形成有什么启示？

“人类一直都是探索者，”Elkins-Tanton说道，“我们总是从我们所在的地方出发去寻找山那边的东西。我们总是想走得更远；我们总是想去想象。这是我们内在的东西。我们不知道我们会发现什么，我期待着我们会有全新的发现。”