为什么美国宇航局的最新任务目标是一颗富含金属的小行星

   日期:2025-03-04     来源:本站    作者:admin    浏览:60    
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  美国国家航空航天局(NASA)正在前往一个与人类尚未探索过的世界不同的地方——一颗据信几乎完全由金属构成的大型小行星。

  在今天成功发射后的六年时间里,一艘宇宙飞船将到达一颗名为普赛克的小行星,这可能为从地球等行星的形成到太空采矿的前景打开一扇新的窗口。

  通过向20亿英里外的太空发射宇宙飞船,科学家们希望能对我们星球的核心有所了解。美国宇航局对一颗富含金属的小行星的任务是关于好奇心和创造力的。

  普赛克任务将率先使用激光信号向地球发送信息。飞船的推进器也是创新的,使用太阳能电场来放大推进剂的力量。

  但最引人注目的是目标本身。一种诱人的可能性是,这颗小行星提供了直接瞥见一颗尚未完全形成的小行星核心残余的机会。在飞船到达那里并收集数据之前,执行任务的科学家不会知道普赛克有什么秘密。

  贝尔法斯特女王大学(Queen’s University Belfast)的天文学家艾伦·菲茨西蒙斯(Alan Fitzsimmons)说:“人类一直是那种想知道下一座山后面是什么的物种,而这只是一个例子,山比正常情况下要远一点。”

  这是一个人类尚未探索过的世界。没有任何一种航天器,任何一种探测器,冒险接近过这样的东西——一颗被认为几乎完全由金属构成的大型小行星。

  现在,美国国家航空航天局正在前往那里的路上。

  在今天成功发射后,一艘太空探测器将开始为期六年的普赛克小行星之旅,这可能为从地球等行星的形成到太空采矿的前景打开新的窗口。

  通过向20亿英里外的太空发射宇宙飞船,科学家们希望能对我们星球的核心有所了解。美国宇航局对一颗富含金属的小行星的任务是关于好奇心和创造力的。

  在小行星成为太空探索日益关注的焦点之际,普赛克任务在几个方面都很引人注目。它将率先使用激光信号向地球发送信息。飞船的推进器也是创新的,使用太阳能电场来放大推进剂的力量。

  但最引人注目的是目标本身。普赛克位于火星和木星轨道之间的小行星带,表面面积为6.4万平方英里,与发射地点佛罗里达州的大小相当。一种诱人的可能性是,这颗小行星提供了一个前所未有的机会,可以直接看到一颗小行星核心的遗迹——在这种情况下,一颗尚未完全形成的行星。但科学家们表示,目前的任务最终必须解开赛姬的秘密。

  “最让我们兴奋的是,我们真的不知道普赛克是什么,”麻省理工学院的本·韦斯(Ben Weiss)说,他是普赛克任务的副首席研究员和磁力计调查负责人。“在我们的标准观点中,我们认为最有可能的是,与我们发射航天器的任何东西相比,它已经非常奇怪了——如果它不是那个东西,那么它比我们想象的还要奇怪。”

  普赛克是一种稀有小行星中最大的一颗,这种小行星富含金属,被称为m型。这个可能含铁和镍较多。

  据我们所知,在我们的太阳系中,只有在岩石行星的核心——地球、火星、水星和金星——能以如此高的密度和数量发现这些金属。例如,地核被认为是由固体铁和镍组成的,占地球半径的20%。

  因此,有一种假设认为,灵神星实际上是一颗早期行星、一颗婴儿行星或一颗原行星的暴露核心。在太阳系诞生的过程中,外层可能在碰撞中被撕裂,留下了今天的小行星。对灵神星密度的估计——它比纯铁镍球轻得多——引起了对这一理论的质疑。但科学家们认为,该任务对普赛克组成的了解可以从不同的方面揭示我们太阳系的形成阶段。

  贝尔法斯特女王大学天文学教授艾伦·菲茨西蒙斯说:“你知道,这几乎就像当时发生的过程的指纹。”“它将让我们更好地了解太阳系的整体历史,以及40亿年来发生的事情。”

  即使是观察一颗新生行星核心的残余物也将是开创性的。由于当今技术的限制,直接分析地球地核是不可能的,地核位于地球地下不到2000英里处。然而,发射一艘宇宙飞船,在大约22亿英里的旅程中到达这个太空中的金属前哨是完全可行的。

  从2029年开始,宇宙飞船将花费大约两年的时间绕着普赛克轨道运行,收集有关它的成分、重力变化等数据。如果韦斯博士的研究发现了磁场的遗迹,那可能是一个曾经的行星核心的标志。

  如果普赛克真的是一个主要由金属构成的世界,那么它的外观就能说明问题。它的陨石坑——数十亿年的碰撞留下的疤痕——是什么样子的?在这样一个星球上,会有过去构造和火山作用的证据吗?

  为了协助这项工作,普赛克航天器将配备三种主要仪器:用于研究磁场的磁力计,用于拍照的成像仪,以及用于测量小行星元素组成的伽马射线和中子星光谱仪。

  但普赛克飞船搭载了另一项技术,这项技术与分析小行星的主要任务无关。这是一种尖端的通信设备,它使用激光而不是传统的无线电波,这将是它第一次在深空进行测试。

  DSOC被称为深空光通信,它将使传输带宽达到当前无线电系统带宽的10到100倍。它的创造者着眼于未来的任务,尤其是那些试图将宇航员带到人类尚未踏足的地方的任务。

  “如果你要建造一艘前往火星的航天器,你需要将航天器建立在非常可靠的技术基础上,”欧洲航天局光学技术部主任克莱门斯·希斯说。“你不太可能在没有经过验证的事情上冒险,所以你会求助于以前用过的解决方案。”

  普赛克号的发射只是小行星探索更广泛发展的一部分,包括美国宇航局的OSIRIS-REx任务,该任务最近从小行星本努带回了一个样本。该样本是由一艘宇宙飞船在掠过地球前往第二个目标——另一颗名为阿波菲斯的小行星的途中扔下的。

  本周早些时候,美国宇航局局长比尔·尼尔森表示,样本中的岩石和尘埃含有水和高比例的碳。这与科学家的理论一致,即小行星可能为地球带来了生命的基石。

  去年,美国宇航局还发射了一艘宇宙飞船,冲向小行星Dimorphos,这标志着人类首次有意改变天体的运动。DART任务(双小行星重定向测试)反映了对任何可能威胁与我们自己的星球发生灾难性碰撞的小行星的方法的探索。

  “如果我们已经有了月球和木星的任务,为什么还有一些任务对研究小行星感兴趣?”伦敦大学皇家霍洛威学院的行星科学家Queenie Chan问道,她的研究重点是陨石和小行星。“我们认为,这是因为小行星是行星的基石. ...因此,通过对小行星的研究,它有助于我们了解行星形成的所有深度,回答我们来自哪里,太阳系的起源,行星的起源。”

  另一个驱动因素是在更遥远的未来:小行星采矿的前景。尽管一些人认为,成本总是令人望而却步,但所提供的财富(例如,据估计,Psyche的价值高达10万亿美元)是难以忽视的。

  事实上,大多数分析人士都认为,在某种程度上,我们的技术进步,加上太空的工业化,将使在小行星上采矿成为一项可行的努力——不仅是为了将金属运回地球,而且也是为了获取有助于太空探索的资源(比如氧气和冰)。

  在这一切背后,还有另一种驱动力:单纯的好奇心。

  女王大学的菲茨西蒙斯教授说:“人类一直是那种想知道下一座山后面是什么的物种,这只是一个例子,山比正常情况下要远一点。”“我们想知道我们生活的地方,以及它是如何变成现在这个样子的,所以我相信,探索才是真正推动所有科学家和工程师参与这些任务的动力。”

 
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