东方时讯网如果一切顺利，周四早上，与麻省理工学院有广泛联系的美国宇航局任务将前往金属世界。
Psyche是一艘配备翼状太阳能电池板的货车大小的航天器，计划于东部时间明天上午10点16分搭乘SpaceX猎鹰重型火箭升空。普赛克的目的地是一颗同名的土豆形状的小行星，它在火星和木星之间的主要小行星带内绕太阳运行。
天文学家怀疑小行星普赛克(Psyche)的大小与马萨诸塞州相当，主要由金属构成。如果是这样的话，这颗小行星可能是一颗早期婴儿行星的裸露核心，这可能为地球自身富含金属的核心如何形成提供线索。
从美国宇航局肯尼迪航天中心发射升空后，普赛克任务将踏上为期六年的星际之旅。2026年，航天器将接近火星，火星的引力将航天器弹向小行星。该任务将于2029年的某个时候抵达普赛克，在那里它将再花费26个月的时间围绕这颗太空岩石进行绕行和勘测，分析其表面成分，绘制其重力图，并测量其可能拥有的磁场。
麻省理工学院的科学家正在领导Psyche的磁场和重力研究。而且，整个任务的历史可以追溯到麻省理工学院。Psyche的首席研究员是麻省理工学院校友、前教授LindyElkins-Tanton'87、SM'87、博士。'02，现为亚利桑那州立大学教授，其副首席研究员是麻省理工学院行星科学教授本杰明·韦斯。作为任务PI，埃尔金斯-坦顿(Elkins-Tanton)也是亚利桑那州立大学星际计划(ASUInterplanetaryInitiative)的副总裁，她领导着一个由麻省理工学院的长期同事组成的团队执行首次金属世界任务。
埃尔金斯-坦顿说：“能够对一个新的世界进行根本性的探索是一种超越我一生所设想的兴奋和荣幸。”“但最好的部分是帮助创建和支持一支庞大的团队，他们一起踏上这段旅程。”
图片来源：美国宇航局
磁矩
科学家们推测，普赛克可能代表了行星发展停滞的情况。大约45亿年前，地球和其他岩石行星继续在其富含金属的核心周围积累物质，但普赛克可能已经遇到了不合时宜的终结，它经历了多次碰撞，炸掉了其岩石表面，留下了裸露的金属核心。科学家相信，这个核心可以保留形成地球中心的元素。
“这将是我们第一次向一个主要不是岩石或冰，而是金属的物体发送任务，”韦斯说。“这颗小行星不仅可能是一个金属世界，而且小行星也是行星的组成部分。因此普赛克可以告诉我们一些有关行星如何形成的信息。”
2010年，Weiss和Elkins-Tanton在麻省理工学院的一次偶然谈话中播下了探索Psyche这样的小行星的任务的种子。当时，埃尔金斯-坦顿是麻省理工学院地球、大气和行星科学系的教授，刚刚结束了当天的教学。
“当她经过我的办公室时，我说，‘嘿，有时间吗?’”韦斯回忆道。
韦斯正在研究阿连德的样本，这是一颗1969年以碎片雨的形式坠落到地球的陨石。样品似乎被磁化了，但奇怪的是也没有熔化。韦斯想知道这样一个物体如何在没有任何通常在太空中产生磁场的熔化和搅拌迹象的情况下被磁化。
埃尔金斯-坦顿刚刚就地核融化和行星形成的主题发表了演讲，他提出了一个想法：当行星最初形成时，它只不过是未熔化的岩石和尘埃的堆积。随着越来越多的物质撞击新生行星，碰撞会挤压最内部的区域，产生一个熔化的、翻腾的核心，周围环绕着未熔化的物质。熔化的、旋转的核心可以旋转磁场，从而在行星未熔化的外层留下印记。
两人意识到，阿连德的磁化未熔化碎片可能来自一颗行星或早期行星的外层，该行星拥有熔化的磁芯。如果是这样的话，那么也许其他陨石碎片也是早期分化行星的残余物。
“听到本谈论他在阿连德陨石中发现磁性的令人震惊的发现，然后立即有了一个可能导致这一结果的物理和化学形成的心理模型，这只是一个纯粹的喜悦时刻，”埃尔金斯-坦顿说他们的实现。
她和韦斯在2011年的两篇论文中写下了他们的想法。然后，工程师来敲门。
“林迪接到JPL(美国宇航局喷气推进实验室)打来的电话，”韦斯说。“他们读了报纸后说：“这真的很酷。有没有一种方法可以测试这个想法，即可以部分熔化物体并磁化陨石?”
这个电话引发了一系列反复的头脑风暴，最终发展成为一个任务概念：派遣一艘航天器探索一个古老的行星核心。他们意识到，小行星普赛克是他们最好的选择，因为它距离地球相对较近，并且显示出富含金属、类似核心的内容的迹象。
小行星的磁场
2017年，作为NASA发现计划的一部分，该团队关于普赛克任务的提议获得批准。后来搬到亚利桑那州立大学的埃尔金斯-坦顿成为了该任务的负责人，而韦斯则成为了任务的负责人。MariaZuber，麻省理工学院EAGriswold地球物理学教授兼总统科技政策顾问;和麻省理工学院的其他人加入了该任务的科学团队。喷气推进实验室的科学家和工程师共同规划了航天器所需的硬件，以确定Psyche是否是富含金属的核心。
他们决定使用三种仪器：磁力计，用于寻找可能印在普赛克表面层的古代磁场的迹象;一对相机将拍摄图像并发现Psyche表面上任何金属的视觉迹象;以及伽马射线和中子能谱仪，用于测量小行星的中子和伽马射线发射。这些测量可以告诉科学家其表面是否存在金属元素以及哪些金属元素存在。
航天器还将搭载通信系统，主要用于以无线电波的形式发送数据和接收命令。祖伯领导的科学小组也将利用该系统进行重力研究。该团队将分析航天器绕小行星运行时的无线电波，看看它们和航天器如何受到小行星引力的影响。这些分析将帮助科学家绘制普赛克的重力场图，从而确定小行星的质量以及该质量由金属构成的可能性。
磁力计的研究由韦斯领导，并涉及麻省理工学院的其他人。该仪器由丹麦技术大学的研究人员设计和制造。该团队与喷气推进实验室的工程师合作，改进了磁力计的设计，该设计由安装在臂状吊杆上的两个传感器组成，这种配置将帮助仪器在航天器发出的“噪音”中拾取来自小行星本身的任何磁信号、其太阳能电池板及其周围环境。
“这是一个谜题。你不仅要弄清楚各个部分是如何组合在一起的，而且还必须弄清楚这些部分是什么，”帮助磁力计设计的麻省理工学院研究科学家JodieReam说。
为了解释磁力计从Psyche接收到的任何磁场，麻省理工学院的团队开发了一个模拟磁场模式的“库”。
麻省理工学院研究科学家罗纳·奥兰说：“太空中充满了来自行星、太阳和太阳风的磁场。”“我们的模拟库将允许我们检查不同的场景，这样当我们到达Psyche时，我们将使用这些工具来推导出小行星的实际磁场。”
事实上，当航天器前往小行星时，该团队将有很多机会完善该库以及对航天器周围磁场的理解。Psyche发射后不久，工程师将打开磁力计，然后磁力计将在整个旅程中连续测量航天器周围的磁场。这些数据将定期下载到喷气推进实验室，并传输到麻省理工学院的两个数据处理中心，奥兰、韦斯和其他人将在那里使用这些数据来磨练他们对小行星周围可能发现的东西的理解。
“这是我们的团队第一次领导对航天器的科学研究，”韦斯说。“一旦任务启动，我们就处于执行这项任务的热门位置。这是一项巨大的责任，也非常令人兴奋。”
由麻省理工学院提供