美国宇航局的普赛克任务与麻省理工学院密切相关，旨在探索火星和木星之间一颗富含金属的小行星，该小行星被认为是一颗原始行星的核心。麻省理工学院的研究人员在该任务的磁场和重力研究中发挥着至关重要的作用。该航天器将配备磁力计、照相机、伽马射线和中谱仪，这些都是揭开小行星组成和磁性奥秘的关键。(普赛克小行星特写的艺术演绎。)图片来源:彼得·鲁宾/亚利桑那州立大学

NASA的任务是一个深深扎根于麻省理工学院的项目，它正在为我设定路线Tallic太空岩石，可能是像地球一样的行星核心的残留物。

10月13日，美国宇航局发射了普赛克飞船，现在飞船正驶向一个金属世界。

装有翼状太阳能电池板的货车大小的宇宙飞船普赛克(Psyche)于上周五上午10点19分乘坐SpaceX公司的猎鹰重型火箭升空。东部时间。普赛克的目的地是一颗土豆形状的同名小行星，它在火星和木星之间的主要小行星带内绕太阳运行。

天文学家怀疑普赛克小行星的主要成分是金属，它的大小和马萨诸塞州差不多。如果是这样的话，这颗小行星可能是一颗早期婴儿期行星的暴露核心，它可能为地球自身富含金属的核心是如何形成的提供线索。

“这是一个谜。你不仅要弄清楚这些碎片是如何组合在一起的，你还必须弄清楚这些碎片是什么，”麻省理工学院的研究科学家朱迪·雷姆说，他帮助设计了磁力计。

美国东部时间2023年10月13日星期五上午10点19分，美国宇航局的普赛克飞船搭载SpaceX猎鹰重型火箭，从佛罗里达州肯尼迪航天中心历史悠久的39A发射场发射升空。普赛克任务将研究一颗富含金属的同名小行星，该小行星位于火星和木星之间的主要小行星带。这是美国宇航局第一次研究金属多于岩石或冰的小行星。“与普赛克同行”是一项开创性的技术演示——美国宇航局的深空光通信(DSOC)实验——这将是月球以外的第一次激光通信测试。信贷:SpaceX

旅程细节和麻省理工学院连接

从美国宇航局肯尼迪航天中心发射后，普赛克任务开始了为期六年的星际之旅。2026年，飞船将接近火星，火星的引力将把飞船弹射到小行星上。该任务将于2029年的某个时候到达普赛克，在那里它将再花26个月的时间绕轨道运行并测量这颗太空岩石，分析其表面成分，绘制其重力图，并测量它可能拥有的任何磁场。

麻省理工学院的科学家们正在领导普赛克的磁场和重力研究。整个任务的历史可以追溯到麻省理工学院。赛克的首席研究员是麻省理工学院的校友和前教授林迪·埃尔金斯-坦顿，87届硕士，2002届博士，现在是亚利桑那州立大学的教授，而它的副首席研究员是本杰明·韦斯，麻省理工学院的行星科学教授。埃尔金斯-坦顿同时也是亚利桑那州立大学行星际计划的副总裁，作为任务PI，她领导着一个包括麻省理工学院长期同事在内的团队，首次执行前往金属世界的任务。

埃尔金斯-坦顿说:“能够对一个全新的世界进行根本性的探索，这是一种激动和荣幸，超出了我对自己生活的想象。”“但最好的部分是帮助创建和支持一个庞大的团队，他们都在一起旅行。”

美国宇航局的普赛克宇宙飞船旨在前往一颗据信主要由金属构成的小行星。这次独特的探索可以让我们深入了解行星形成的早期。来源:美国国家航空航天局/姓名/ ASU

普赛克起源假说

科学家们假设普赛克可能代表了一个行星发展受阻的例子。大约45亿年前，当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时，灵神星可能已经不合时宜地结束了生命，经历了多次碰撞，吹走了它的岩石表面，留下了一个裸露的金属核心。科学家们认为，地核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，而是金属的天体发射任务，”Weiss说。“这颗小行星不仅可能是一个金属世界，而且小行星是行星的基石。所以普赛克可以告诉我们行星是如何形成的。”

2010年，维斯和埃尔金斯-坦顿在麻省理工学院的一次偶然谈话中，埋下了探索像普赛克这样的小行星的种子。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，刚上完一天的课。

“当她经过我的办公室时，我说，‘嘿，你有时间吗?’”Weiss回忆道。

维斯正在研究阿连德陨石的样本，这颗陨石于1969年以碎片阵雨的形式落在地球上。这些样品似乎被磁化了，但奇怪的是，它们没有熔化。韦斯想知道，这样一个天体是如何在没有任何熔化和搅动迹象的情况下被磁化的，而这些迹象通常会在太空中产生磁场。

美国宇航局的普赛克任务将探索位于火星和木星之间的富含金属的小行星普赛克。科学家们认为，这颗小行星可能是一颗早期行星的暴露核心，为地球自身核心的形成提供了线索。来源:美国国家航空航天局/姓名/ ASU

埃尔金斯-坦顿刚刚讲了熔化的地核和行星形成的主题，他提出了一个想法:当一颗行星最初形成时，它只不过是未熔化的岩石和尘埃的积累。随着越来越多的物质撞击这颗尚在襁褓中的行星，这些碰撞会挤压最内部的区域，产生一个熔化的、翻腾的核心，周围是未熔化的物质。熔融的、旋转的地核可以旋转出一个磁场，这个磁场可以在行星的外层、未熔化的层上留下印记。

两人意识到，阿连德被磁化的未熔化的碎片可能来自某个行星或早期行星的外层，那里有一个熔化的磁性核心。如果是这样的话，那么其他的陨石碎片可能也是早期分化的行星的残余物。

“听到本谈论他在阿连德陨石中惊人的磁性发现，然后立即有了一个可能导致这一发现的物理和化学形成的心理模型，这只是一个纯粹的快乐时刻，”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，工程师们来敲门。

“林迪接到了JPL(美国宇航局喷气推进实验室)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，你可以部分熔化物体，并磁化陨石?’”

这一呼吁引发了一系列反复的头脑风暴，最终形成了一个任务概念:发射一艘宇宙飞船去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，因为它离地球相对较近，并且有迹象表明它含有丰富的金属，类核物质。

小行星的磁场

2017年，作为美国宇航局发现计划的一部分，该团队提出的前往普赛克的任务获得了批准。后来搬到亚利桑那州立大学的埃尔金斯-坦顿成为了项目负责人，而韦斯;Maria Zuber，麻省理工学院的E.A.格里斯沃尔德地球物理学教授和研究副总裁;以及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一起设计了航天器所需的硬件，以确定普赛克是否是一个富含金属的核心。

他们决定使用三种仪器:一种是磁力计，用于寻找可能在灵神星表层留下印记的古代磁场的迹象;一对相机可以拍摄图像，并发现普赛克表面任何可见的金属迹象;还有一台伽马射线和中子谱仪，用来测量小行星发射的中子和伽马射线。这些测量可以告诉科学家它的表面是否有金属元素，以及有哪些金属元素。

该航天器还将携带一个通信系统，主要用于以无线电波的形式发送数据和接收命令。由Zuber领导的一个科学小组也将使用该系统进行重力研究。研究小组将分析航天器绕小行星运行时的无线电波，看看它们和航天器是如何受到小行星引力的影响的。这些分析将帮助科学家绘制普赛克的重力场，从而确定小行星的质量以及该质量由金属构成的可能性。

磁强计的研究是由Weiss领导的，麻省理工学院的其他人也参与其中。该仪器是由丹麦技术大学的研究人员设计和制造的。该团队与喷气推进实验室的工程师一起改进了磁力计的设计，磁力计由两个安装在臂状吊杆上的传感器组成，这种配置将帮助仪器在航天器、太阳能电池板和周围环境的“噪音”中接收来自小行星本身的任何磁信号。

为了解释磁力计从普赛克接收到的磁场，麻省理工学院的研究小组开发了一个模拟磁场模式的“库”。

展望未来

“太空中充满了来自行星、我们自己的太阳和太阳风的磁场，”麻省理工学院的研究科学家罗纳·奥兰说。“我们的模拟库将允许我们检查不同的场景，所以当我们到达普赛克时，我们将使用这些工具来获得小行星的实际，真实的领域。”

事实上，该团队将有很多机会来完善这个库，以及他们对航天器周围磁场的理解，因为它正在驶向小行星。普赛克发射后不久，工程师们将打开磁力计，在整个旅程中，它将持续测量航天器周围的磁场。这些数据将定期下行到喷气推进实验室，并传输到麻省理工学院的两个数据处理中心，在那里，Oran, Weiss和其他人将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。

Weiss说:“这是我们小组第一次对宇宙飞船进行科学调查。”“一旦任务启动，我们就会面临棘手的问题。这是一个很大的责任，也非常令人兴奋。”