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NASA 的 Psyche 任务将如何探索遥远的小行星

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宇宙飞船 美国宇航局心理 将于 2022 年 2026 月发射,预计将于 年抵达小行星带,围绕一个我们几乎无法从地球辨认出来且从未到过的世界运行。

NASA 的 Psyche 任务的目标是一颗富含金属的小行星,也被命名为 Psyche,位于火星和木星之间的主带。 在地基和天基望远镜中,这颗小行星看起来像一个模糊的点。 从雷达数据中,科学家们知道它的形状像一个马铃薯,并在其侧面旋转。

通过分析小行星反射的光,科学家们认为 Psyche 含有极其丰富的金属。 一种可能的解释是它形成于我们太阳系存在的早期阶段,或者作为一个核心星子 - 一块行星,或作为一种从未熔化的原始材料。 这次任务的目的是找出答案,在此过程中,科学家们希望帮助回答有关太阳系形成的基本问题。

美国宇航局心理

科学家们说,一个巨大的挑战是为任务选择科学仪器:如果你不确定你要测量的到底是什么,你如何确保你得到你需要的数据? 例如,为了准确确定小行星是由什么构成的以及它是否是行星核心的一部分,科学家们需要能够解释一系列可能性的仪器:镍、铁、不同类型的岩石,或者岩石和金属混合在一起。

他们选择了一组有效载荷,其中包括用于测量任何磁场的磁力计、用于拍摄和绘制表面地图的仪器,以及用于通过测量伽马射线和中子来确定表面成分的光谱仪。 但在科学家们将这些仪器投入使用之前,它们需要到达小行星并进入轨道。 在 2022 年 2,4 月从肯尼迪航天中心发射后,Psyche 将在九个月内飞越火星,利用行星的引力前往小行星。 总路线约亿公里。

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该航天器将于 2025 年底开始最后一次接近小行星。 当探测器接近目标时,任务团队将打开相机,小行星 Psyche 的图像将从我们现在所知的模糊斑点转变为高清图像,首次揭示这个陌生世界的表面特征. 这些图像还将帮助工程师在准备于 2026 年 700 月发射入轨时根据地形进行定位。 航天器的初始轨道设计为更高的安全高度——小行星表面上方 公里。

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这张插图展示了 NASA 的 Psyche 航天器将如何探索小行星 Psyche,从高空 A 轨道开始,并在进行科学研究时逐渐下降到 D 轨道。

在第一次轨道运行期间,Psyche 的任务设计团队和导航员将专注于测量小行星的引力场,这是使航天器保持在轨道上的力。 通过了解引力场,随着科学任务在不到两年内完成,该团队将能够安全地驾驶航天器越来越接近地表。

Psyche 看起来凹凸不平,直径比从上到下更宽(最宽处约 280 公里),质量分布不均匀。 有些部分可能密度较低,如海绵,有些可能更密集且体积更大。 Psyche 的质量更大的部分将具有更大的引力,对航天器施加强大的拉力。 为解开引力场之谜,任务小组将使用航天器的通信系统。 通过测量航天器和深空网络环绕地球的大型天线反射的 X 波段无线电波的最细微变化,工程师将能够准确确定小行星的质量、重力场、旋转、方向和振荡。

该团队集思广益,制定了数千种可能的场景,模拟小行星密度和质量的变化,以及其自转轴的方向,为轨道计划奠定基础。 他们可以在计算机模拟中测试他们的模型,但在航天器到位之前可能无法知道。

美国航空航天局
宽 226 公里的小行星 Psyche,美国宇航局同名任务的目标

在接下来的 20 个月里,航天器将使用其电力推进系统下降到越来越低的轨道。 随着航天器的靠近,重力场的测量将变得更加准确,表面图像将具有更高的分辨率。 最终,航天器将在距地表约 85 公里的高度建立最终轨道。

所有这一切都是为了解开这颗独特小行星的谜团:Psyche 是从哪里来的,它由什么组成,它能告诉我们什么关于太阳系的形成?

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