美宇航局新任务聚焦特洛伊小行星

灵星被认为是古代星子碎裂的核心。图片由亚利桑那州立大学/彼得·鲁宾提供

美国国家航空和宇宙航行局正在进入宇宙去了解太阳系的起源，并且已经选择了两个任务去访问神秘的小行星。在其下一轮低成本行星科学任务序列“发现”任务中，该机构选择了“露西”任务，它将访问木星的特洛伊小行星；还有幽灵任务，它将围绕一颗更大的金属小行星运行。

露西计划在2021年发射。它将利用一个独特的轨道时刻飞越木星的六个特洛伊小行星，这些小行星引导并跟随这颗气态巨行星的轨道。此前没有航天器探测到这个区域。“精神”将于2023年推出。它将围绕一颗名为“幽灵星”的稀有铁镍小行星运行，幽灵星被认为是一颗古老行星(该行星的组成单位)的剥离核心。该任务将验证类似的天体是否足够热，足以形成旋转的熔化核心。

“‘露西和幽灵’会带我们去以前从未探索过的地方。位于华盛顿的美国宇航局科学任务委员会副行政长官托马斯·祖布钦说，“有了这些，美国宇航局将继续实现它的‘第一’目标。”。"

露西任务

木星和特洛伊一直是美国宇航局的探索目标。哈罗德·李维森是露西项目的负责人，也是科罗拉多州博尔德西南研究所的行星科学家，他从理论工作开始研究这个项目。十年前，他帮助设计了一个领先的太阳系形成模型，其中包括木星和特洛伊等天体的轨道。他说这些是行星的化石。“如果我们想弄清楚那里发生了什么，那么特洛伊人就是我们要调查的地方。”

露西将进行一次壮丽的旅行，用一台红外光谱仪和一台装在冥王星探测器“新视野”上的新黑白彩色照相机来探测它的目标。在飞越主行星带的一颗小行星后，2017年它将在一年半内飞越四颗木星-特洛伊小行星。然后，五年后，它将穿过一个罕见的双星小行星系统，其轨道高度倾斜于木星轨道平面。轨道极其复杂，要到2021年才会发射。"我已经在天体力学之神的脚下爬行了30年."李维森说，“现在他们把我们还给我们了。”

目前，人们对“露西”的探索目标知之甚少。团队知道它们的颜色和光泽，并通过这些推断出它们的成分。从这有限的信息来看，很明显它们的种类非常不同，而且它们不是木星形成的同质残余。Levison说，它们很可能起源于远离当前轨道的地方，并在行星重组时到达木星附近。

莱维森说，最有趣的目标是双星帕特洛科斯和墨诺提俄斯。双星在太阳系中非常罕见，但是远离行星引力的柯伊伯带在海王星轨道之外非常常见。这可能意味着这两颗恒星是那个时代早期的原始遗迹。

“精神”使命

圣灵来自呼唤·埃尔金斯-坦顿，他是亚利桑那州立大学的行星科学家，也是该项目的负责人。埃尔金斯-坦顿和几个同事分析了陨石中可能与古代小行星有关的残余磁场。相似的磁性被认为来自完全形成的行星的旋转核，而不是更冷、更小的原行星。但是他们推测铝的放射性同位素可能非常高，足以从内到外加热小行星，形成熔化的原子核。

这是有争议的。埃尔金斯-坦顿说，2011年，当他们在会上首次提出这个想法时，“在我开始发言之前，有人通过麦克风列出了三个反对我的意见”。然而，它逐渐被接受，喷气推进实验室也呼吁它，并建议发射一个任务来验证他们的假设。

他们的目标是灵星16号。直径210公里，是已知小行星中最大的成员之一。人们认为它的核心类似于地球的中心，其成分主要是铁和镍。他们怀疑它曾经是一颗类似火星的小行星的熔化核心。去年，美国国家航空航天局的红外望远镜还在幽灵星表面发现了水或羟基的迹象，这可能使它成为未来人类探索的一个有希望的资源富集点。

在2023年10月发布后，该精神将在2030年达到其目标。当它在轨道上时，它将使用磁强计来寻找残余磁场的痕迹，这些磁场可能曾经达到地球磁场强度的一半。“它就像太空中的小冰箱。”埃尔金斯-坦顿打着比喻说。该任务还将使用伽马射线和中子光谱仪来研究小行星释放的辐射量，以确定其金属成分。埃尔金斯-坦顿补充说，这不是一个经典的小行星任务。“我们想了解行星的内部。碰巧这颗行星被归类为小行星。”

5个候选项目

近年来，美国宇航局支持了许多小行星任务，但它的胃口并没有减弱。露西和圣灵是不同的和有价值的使命。马里兰大学的天文学家迈克尔·阿赫恩说:“精神非常重要，因为它将帮助我们理解太阳系中天体的演化，而露西将告诉我们更多关于木星特洛伊的起源。”他补充说，许多科学家怀疑木星小行星的组成与彗星相似。

这两项任务的费用各为4.5亿美元。它们从五个最终选项中选出，进入最终选项的五个任务分别集中在金星或太阳系小行星上。经过2015年的初步筛选，这些团队获得了300万美元的资金来支持他们的提议。经过数周的等待，相关的筛查结果于1月4日公布。

该机构还宣布，其对NEOCam的资助将延长一年，该项目也是入围者之一。"这项任务是美国航天局的一项重要能力."华盛顿美国宇航局行星科学部主任吉姆·格林说。

据报道，除了“露西”和“鬼神”之外，最后五名候选人包括:新宇宙，一个旨在发现和研究小行星和彗星的空间望远镜项目，其威胁是目前已知地球的10倍；达芬奇是一个关于金星深层大气中惰性气体、化学和成像的研究项目，它将深入金星大气层63分钟，研究其化学和同位素组成。VERITAS是一个关于金星辐射、无线电科学、地形学和光谱学的研究项目，它将利用雷达绘制高清晰度的金星图像来搜寻活火山。

20年来，美国宇航局的发现计划一直支持低成本的行星任务，目标是每两到三年发射一次新的探测器。然而，自上一次发射任务以来，已经过去了五年，而它的最新选择——前往火星的“洞察”号探测器因任务延期而备受困扰，该任务可能会推迟到2018年。美国宇航局在这一轮任务中的目标之一是选择两个“发现”任务，以帮助它回到原来的时间表，但目前人们担心联邦预算是否会批准该项目。格林说这些任务应该每32到36个月推进一次。"现在，这个项目又回来了，充满了活力."(晋南编)

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