客觀日本

美國成功發射小行星探測器「靈神星」,史上首次飛向「金屬世界」

2023年11月27日 海洋宇宙

日本時間10月13日深夜,人類歷史上首次飛向金屬小行星的美國偵檢器「靈神星」(Psyche)偵檢器由美國Space X公司的大型火箭成功發射升空。目的地是位於火星和木星之間小行星帶的「16Psyche」。鑑於地球中心也由鐵等金屬構成,所以透過本次探測,有望進一步揭開行星形成之謎。

「開啟科學的百寶箱」

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搭載靈神星偵檢器發射升空的獵鷹重型火箭(Falcon Heavy Rocket)。發射時間爲日本時間10月13日深夜,美國佛羅里達州卡納維拉爾角(供圖:NASA電視臺)

靈神星偵檢器於10月13日11時19分,由美國Space X公司的「獵鷹重型」火箭攜帶,從佛羅里達州卡納維拉爾角的美國國家航空太空局(NASA)肯尼迪航太中心發射升空。約1小時2分鐘後,人造衛星進入預定軌道,發射取得成功。NASA負責科學事務的Nicola Fox局長在發射後表示:「期待看到靈神星偵檢器開啟科學的百寶箱。透過研究16Psyche小行星,我們希望能夠更深入地瞭解宇宙和我們所在的星球。」

靈神星偵檢器由美國亞利桑那州立大學主導開發,NASA負責整體管理和營運。引擎體的太陽能電池板開啟後寬約25米,約相當於一個網球場的寬度,發射時重約2.7噸。未來,該偵檢器將於2026年5月利用火星重力加速等方式航行。2029年8月預計抵達16Psyche,並用大約兩年的時間對其進行探索,但不會像日本的隼鳥號偵檢器那樣收集樣本。2017年,該計劃作爲NASA以低預算實施高效率太陽系探索的「探索計劃」的一部分實施。開發費用包括發射費用,約12億美元。偵檢器原計劃去年8月發射,但因引擎體試驗問題而被推遲發射。

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靈神星偵檢器想像圖(供圖:NASA、美國加州理工學院、美國亞利桑那州立大學、Space Systems/Loral、Peter Rubin)

16Psyche位於由數百萬顆大小不一的小行星組成的小行星帶的外緣,與太陽的距離爲4億至5億公里(地球與太陽之間約爲1.5億公里)。繞太陽公轉一週需要五年。被認爲是類似馬鈴薯的扭曲形狀,最大直徑約爲280公里,在小行星中屬於較大的。1852年它作爲第16顆小行星被意大利天文學家發現。其名字源自希臘神話中一位被愛神厄洛斯所愛的美麗女子的名字。

「地心之旅」

16Psyche的最大特點是,它是一顆富含金屬的星球。隼鳥號偵檢器訪問過的小行星「絲川」被歸類爲岩石質,隼鳥2號偵檢器訪問過的小行星「龍宮」被歸類爲碳質,16Psyche與它們有很大不同。迄今爲止的觀測表明,這顆小行星是岩石、鐵和鎳的混合星球,體積的30%~60%是金屬。密度估計爲每立方米3.4~4.1噸。

在早期太陽系中,地球等行星與小天體反復碰撞。碰撞的能量使溫度擧升。岩石熔化形成岩漿海,密度較大的鐵等金屬沉降並聚集在中心形成了核。在這個程序中,外層因撞擊而剝離,中心的金屬裸露在外的小天體,變成了像16Psyche一樣的金屬類型小行星。

此次對於16Psyche的探測,NASA將之比喻爲「地心之旅」。這是因爲它有望使人類更好地瞭解無法直接觀測到的地球中心。另外, 16Psyche也許並非形成於上述終極因數,還有可能是在太陽系的某處由富含金屬的物質形成的。

靈神星偵檢器搭載的觀測設備有相機、用於識別星球表面元素的伽馬射線·中介子光譜儀,以及用於探索過去是否存在磁場的磁力計。它還將運用通訊來探尋星球的旋轉、質量和重力場,並探索其内部組成和結構等。

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16Psyche想像圖(供圖:NASA、美國加州理工學院、美國亞利桑那州立大學)

16Psyche和靈神星偵檢器的英文拼寫都是「Psyche」。但在日語中不少天體名稱是按照拉丁語來讀的,而偵檢器和計劃的名稱則大多按照各國的語言發音。所以二者也有被分別寫成プシケ和サイキ的情況。

探測小行星,日美積極推進

日本和美國在小行星探測方面態度最爲積極。2000年至2001年間,美國會合-舒梅克號偵檢器(Near Earth Asteroid Rendezvous- Shoemaker)探測了小行星「愛神」併成功軟著陸。2010年代,美國黎明偵檢器(Dawn)對小行星「竈神」和矮行星「穀神」進行了探測。

日本的隼鳥號偵檢器於2010年實施了史上首次將小行星樣本送回地球,隨後隼鳥2號偵檢器也於2020年成功帶回樣本。9月24日,美國OSIRIS-REx號偵檢器從小行星貝努(Bennu)帶回了樣本。NASA於10月11日發表了初步分析結果,該樣本中含有碳和水,這表明「地球上生命的組成部分可能存在於岩石中」。隼鳥2號和OSIRIS-REx號(更名爲OSIRIS-APEX)分別前往了作爲第二探測目標的小行星,但不會再返回地球。

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NASA於10月11日美國NASA公開的小行星貝努的樣本圖片(供圖:NASA、Erika Blumenfeld、 Joseph Ebersold)

2021年發射並正處在航行中的美國露西號偵檢器將在2025年至2033年間對八顆小行星進行探查。日本計劃發射名爲「DESTINY+」的技術實驗機來探索小行星「Phaethon」。

太陽系探測乍看起來,似乎是離我們生活很遠的世界的事情,但有趣的是,隨着探究的深入,進一步引發了對地球和生命的探索,這是一項讓人類審視自己的活動。不僅僅是火星、木星這些行星,小行星這樣的小天體都蘊藏着人類理解地球形成的關鍵。透過探索和研究的積累,今後的20年、30年……人類的宇宙觀會發生怎樣的變化呢?

原文:草下健夫/JST Science Portal 編輯部
翻譯:JST客觀日本編輯部

日語原文

【相關鏈結】
• 美國亞利桑那州立大學「Psyche」(英文)
• NASA「Psyche」(英文)
• NASA「Asteroid Psyche(小行星靈神星)」(英文)
• NASA「NASA’s Bennu Asteroid Sample Contains Carbon, Water」(英文)