露西號任務(wù)：探尋太陽系“時間膠囊”的秘密，答案會是什么？

“露西”是一群科學(xué)家為1974年出土的古人類化石取的名字。這是一具女性人類祖先的骨架，為研究人類進(jìn)化史提供了重要線索。而“露西號”就是以這個名字命名的一艘探測器，是由NASA（美國航空航天局）研發(fā)并發(fā)射，長途跋涉前往木星軌道神秘的“特洛伊小行星群”進(jìn)行探索。

它的任務(wù)是了解太陽系和地球等行星的起源，是在更大的格局為太陽系演化史提供線索，因此與祖先“露西”的作用有異曲同工之妙。NASA的科學(xué)家們將這艘探測器用了這個名字，就是對露西號寄予了更大的期望。

露西號于2021年10月16日成功發(fā)射踏上漫漫征程，這一路走去，它要在黑暗深空孤獨(dú)探索12年。據(jù)NASA宣稱，它的任務(wù)是找到太陽系的“時間膠囊”。那么這個“膠囊”是什么樣子，如何尋找呢？我們一起來了解。

先了解什么是特洛伊小行星群/

特洛伊本是古希臘一座城邦，之所以出名，是由于古希臘詩人荷馬在史詩《伊利亞特》中敘述的特洛伊戰(zhàn)爭，其中最著名的就是“特洛伊木馬計(jì)”。簡單地說，就是希臘斯巴達(dá)王為了報(bào)特洛伊王子的奪妻之仇，帶軍隊(duì)攻打特洛伊城，但由于特洛伊城很堅(jiān)固，攻了10年都無法攻下，后來采用“特洛伊木馬計(jì)”才一舉成功。

具體做法是希臘軍隊(duì)佯裝撤退，留下了一具巨大的木馬拉不走，被特洛伊人當(dāng)作戰(zhàn)利品拉進(jìn)城內(nèi)。是夜，一群躲在巨大木馬腹中的希臘勇士，趁特洛伊人為勝利狂歡而放松警惕時，溜出馬腹打開城門，早就埋伏在城外的希臘軍隊(duì)一擁而入，一夜功夫就將特洛伊城踏為廢墟。

后來，特洛伊木馬被寓意為“騙局”的象征，現(xiàn)代電腦惡意軟件和病毒也被稱為特洛伊木馬，簡稱“木馬”。

科學(xué)家們將行星軌道上的這種小行星，稱為特洛伊小行星，大概就是覺得這些小行星有點(diǎn)像特洛伊木馬計(jì)中藏在馬腹中的希臘勇士，一直隱藏在行星同一軌道跟隨著行星運(yùn)行，某一天也會突然發(fā)難，向行星發(fā)動進(jìn)攻吧。

特洛伊小行星群的“群”字，說明特洛伊不是一顆小行星，而是一群小行星。最早是在木星軌道發(fā)現(xiàn)這種小行星，它們坐落在木星的拉格朗日點(diǎn)上。所謂拉格朗日點(diǎn)，就是太陽與某顆行星之間的引力平衡點(diǎn)，每顆行星都有五個拉格朗日點(diǎn)，以L1~L5表示。其中L1~L3在兩個天體的連線上，L4和L5在行星公轉(zhuǎn)軌道前后兩側(cè)。

早在1904年，巴納德就可能觀察到了木星軌道的特洛伊小行星，但當(dāng)時沒有引起重視，因此沒有記錄在案；1906年，德國天文學(xué)家馬克斯·沃夫發(fā)現(xiàn)一顆在太陽-木星拉格朗日點(diǎn)L4位置的小行星，將其以伊利亞特劇中的英雄阿喀琉斯命名。

這以后，在日-木拉格朗日點(diǎn)L4和L5發(fā)現(xiàn)的小行星越來越多，人們都跟風(fēng)采用了荷馬史詩中人物的名字命名，其中以特洛伊戰(zhàn)爭中人物的名字居多，這種小行星就被統(tǒng)稱為特洛伊小行星群。

木星的特洛伊小行星群主要分布在木星的L4和L5兩個點(diǎn)上，坐落在木星軌道前方和后方一個60度角的對稱位置。截止到2007年9月，已經(jīng)確認(rèn)的木星特洛伊小行星有2239顆，其中1192顆在L4點(diǎn)，1047顆在L5點(diǎn)。

隨著觀測的不斷深入，天文學(xué)家們發(fā)現(xiàn)，特洛伊小行星群現(xiàn)象并非木星獨(dú)有，如在海王星公轉(zhuǎn)軌道發(fā)現(xiàn)有29顆，火星軌道上也發(fā)現(xiàn)十幾顆，土星的許多衛(wèi)星也處于軌道的拉格朗日點(diǎn)上。這些小行星都與行星共用軌道，與行星處于不遠(yuǎn)不近的位置一同圍繞著太陽公轉(zhuǎn)。

現(xiàn)在地球也發(fā)現(xiàn)了2顆這種小行星，一顆是2011年發(fā)現(xiàn)，叫2010TK7；一顆是最近被發(fā)現(xiàn)，叫2020XL5，都處于日地拉格朗日點(diǎn)L4位置。

地球軌道的特洛伊小行星為啥極少呢？事實(shí)可能并非如此，而是地球這種小行星更難被發(fā)現(xiàn)。因?yàn)樵诘厍蛏嫌^察特洛伊小行星，必須用望遠(yuǎn)鏡直接盯著太陽才能找到它們，而這類小行星都比較小，反照率很低，在太陽的強(qiáng)光下很難被發(fā)現(xiàn)。

科學(xué)家們相信，隨著觀測技術(shù)的提升，地球軌道上還將會發(fā)現(xiàn)更多的特洛伊小行星。這些發(fā)現(xiàn)讓科學(xué)家們有理由相信，特洛伊小行星現(xiàn)象是行星軌道中的普遍存在，于是，這種類型的小行星不管是在哪顆行星軌道，都被統(tǒng)稱為特洛伊小行星。

為什么特洛伊小行星是太陽系的“時間膠囊”？

所有的行星系統(tǒng)都是圍繞著恒星而誕生的，而恒星的誕生都是起源于巨大星云團(tuán)（宇宙塵埃）的收縮，收縮的結(jié)果就是在核心誕生一顆或多顆恒星，剩余的渣滓就聚合吸附成為行星和各種小天體。在我過去的許多文章中，介紹過宇宙的起源、太陽系的起源、地球的起源以及它們的演化史，這里就不展開說了。

科學(xué)研究認(rèn)為，特洛伊小行星是大行星形成過程剩余的渣滓，很可能是行星、衛(wèi)星形成的基礎(chǔ)。因?yàn)檫@些小行星或衛(wèi)星軌道會攝動不穩(wěn)，有可能會對行星導(dǎo)致威脅。有科學(xué)家認(rèn)為，45億年前撞擊地球的那顆火星般大小的行星，就有可能是隱藏在地球軌道拉格朗日點(diǎn)上，由于軌道攝動而撞向了地球。

科學(xué)家們將這顆撞地球的行星稱為“忒伊亞”，它與地球親密接觸的驚天一撞，導(dǎo)致地軸傾斜，形成了23.44度的黃赤交角，從此地球有了一年四季春夏秋冬，而撞起的熔巖和塵埃凝聚成了月球，讓地球有了更大的潮汐。這些變異和條件讓地球陰差陽錯地誕生了生命，才有了今天的你我他。

因此，科學(xué)家們認(rèn)為，這些特洛伊小行星是與太陽和行星形成同一個時期的產(chǎn)物，是太陽系最早的化石，其上面隱藏著太陽系形成的密碼，因此是太陽系的“時間膠囊”。深入分析和了解這類“時間膠囊”，就能夠更清晰地了解太陽系的前世今生。

由此，露西號就應(yīng)運(yùn)而生了 ，它肩負(fù)起人類探索太陽系、地球以及人類自身從哪里來、未來將到哪里去的重任。當(dāng)然，這種探索只是人類對宇宙自然整體探索拼圖中的一小塊，未來將千千萬萬次探索的小塊全部拼起來，才能得窺世界和自身的奧秘和全貌。

露西號的具體任務(wù)/

這次露西號任務(wù)總投資達(dá)到9.81億美元，看起來不少，但卻被稱為是NASA歷史上最“摳門”的任務(wù)。

這是因?yàn)槁段魈柸蝿?wù)十分繁重，它不像以往的小行星探測器，只需要探測一兩顆小行星，而是要先后考察8顆小行星。這樣每一顆小行星的花費(fèi)就只有1億多美元，因此才被稱為歷史上最便宜的星際探索了。

露西號探測器高度約5米，發(fā)射重量約1550公斤，干重為821公斤，上面攜帶的主要儀器有：熱發(fā)射光譜儀、遠(yuǎn)程偵察成像儀、紅外成像光譜儀、多光譜可見光成像相機(jī)等，當(dāng)然還有必備的導(dǎo)航和與地球聯(lián)系的通訊裝置、動力電池等。

露西號的一大特點(diǎn)是裝有兩扇巨大圓形太陽能電池板，展開后總寬度達(dá)到14.25米，有效面積達(dá)到51平方米。木星特洛伊小行星帶附近的陽光強(qiáng)度不及地球的3%，為了保證露西號的動力要求，才配備了這樣巨大的太陽能裝置。這個太陽能電池板能夠在木星軌道暗弱的陽光下獲得500瓦電力，而露西號只要有82瓦的電力就可保證全部正常需要。

看起來保守系數(shù)很大，但發(fā)射后出現(xiàn)的情況驗(yàn)證了科學(xué)家們的先見之明。

在執(zhí)行任務(wù)的12年里，露西號將有三次通過地球引力彈弓效應(yīng)提速，最終讓自己的時速達(dá)到56萬公里，也就是秒速155.6公里。這三次圍繞地球“兜圈子”看起來是讓這個圈子越兜越大，最終圈子大到進(jìn)入木星軌道，鉆入木星的特洛伊小行星群。

一系列飛掠地球的時間為：第一次2022年10月，第二次2024年12月，第三次2039年12月。實(shí)際上在第二次飛掠地球加速后，露西號就會直奔木星軌道了。在2025年4月時，露西號將在奔向木星軌道途中，執(zhí)行第一顆小行星探查任務(wù)。

這顆小行星叫Polymele，并非是木星軌道的特洛伊小行星，而是處于火星和木星軌道間的小行星主帶中的一員。Polymele很小，最寬處只有27公里，卻令人驚異的發(fā)現(xiàn)其竟有一顆衛(wèi)星！今年3月27日，露西號團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)了在距離這顆小行星200公里處，有一顆圍繞著其運(yùn)行的“小月亮”，直徑只有3英里(5公里)左右。

任務(wù)團(tuán)隊(duì)非常激動，露西號尚未出手，發(fā)現(xiàn)就開始接踵而來，可以期待，當(dāng)露西號睜開眼睛看那些越來越近的小行星時，肯定會帶給人類更多的驚喜。

可惜，百密一疏，圍繞著露西號的也并非都是好故事，事實(shí)上它一出發(fā)，就遇到了麻煩。據(jù)NASA發(fā)布的消息稱，露西號剛發(fā)射后不久就出現(xiàn)了故障，在展開太陽能電池板時，只有一塊被完全打開并鎖定，另一塊沒有完全展開。

很快，NASA的科學(xué)家們找到了電池板故障的根本原因：一根用來拉開電池板的繩子打結(jié)了。然后制定了兩個解決方案，即通過遠(yuǎn)程遙控修復(fù)這個故障。為了萬無一失，需要采用高保真軟件模擬修復(fù)過程，確保萬無一失才能展開遙控修復(fù)的操作。

修復(fù)任務(wù)小組在經(jīng)過13次模擬測試后，今年5月和6月間，對露西號慎重地進(jìn)行了7次修復(fù)的努力，最終取得了較為滿意的效果。雖然故障電池板還是沒有完全展開鎖定，但已經(jīng)被重新拉緊了繩子，展開度達(dá)到357度，是360度完全展開的99%，可以確保任務(wù)不受影響。

現(xiàn)在就靜候任務(wù)三步曲的實(shí)現(xiàn)：第一步，2025年接近第一顆主帶小行星進(jìn)行勘察；小試牛刀后，在2027年左右，抵達(dá)木星軌道的L4特洛伊小行星群，先后探測其中的4顆預(yù)定目標(biāo)；隨后就開始5年時間漫長的轉(zhuǎn)場，到達(dá)L5小行星群，于2033年完成全部小行星考察任務(wù)。

12年探索任務(wù)完成后，如果露西號還有余力，NASA將會指派給它新的任務(wù)。這些距離遙遠(yuǎn)的孤膽英雄，是人類最忠實(shí)的朋友，從來也不會與人類討價還價。它們的終極使命就是為人類獻(xiàn)身，最終消失在茫茫太空?；蛟S久遠(yuǎn)的未來，人類消亡后，它們還在堅(jiān)守著對人類的承諾，默默為人類的曾經(jīng)存在而作證。

在此，祝愿露西號一路走好，在未來十幾年里不斷給人類帶來新發(fā)現(xiàn)的快樂和驚喜。對此，各位怎么看，歡迎討論點(diǎn)評。

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