NASA“Psyche”探测器借力火星引力弹弓加速飞向神秘金属小行星

美国宇航局（NASA）“灵神星”（Psyche）深空探测器近日成功完成一次惊险的火星近距离飞掠，借助火星强大的引力实现“引力弹弓”机动，为后续飞往这颗金属富集小行星大幅增速并修正航向。

报道称，当地时间5月15日，“Psyche”探测器自火星上空仅约2864英里（4609公里）处掠过，通过这一重力助推动作，在几乎不消耗自身推进剂的情况下，提高了飞行速度，并轻微改变了绕日轨道平面，朝最终目标——位于火星与木星之间主小行星带内的金属小行星“Psyche”飞去。 此后，任务团队利用探测器与NASA深空通信网（DSN）之间的无线电信号，对飞掠效果进行精确测量和验证，确认探测器加速约每小时1000英里，轨道平面相对太阳偏转约1度，目前正按计划奔赴目标小行星，预计将于2029年夏天抵达。

在飞掠火星前后，探测器搭载的全部科学载荷——包括多光谱成像仪、磁强计以及伽马射线和中子谱仪——均被开启进行标定测试，这一过程也为科学家提供了从独特几何视角观测火星的难得机会。 由于“Psyche”探测器以相对太阳较陡的角度接近火星，在机载相机拍摄的画面中，火星呈现为一弯纤细的新月，且新月亮弧比预期更长，研究人员认为，这一现象与太阳光在火星多尘大气中的散射有关。

探测器在掠过火星夜侧进入白昼侧的短时间内，对火星表面进行了快速连续成像。 公开的图像显示，它拍摄到了几乎“满火星”的画面，从南极冰帽一路延伸至水手谷峡谷系统及更北区域；又以更高分辨率记录了富含水冰的南极冰帽，其横跨范围超过430英里（700公里）。 另一组图像则呈现了位于西风带风区的“风蚀条纹”地貌，细长条纹沿撞击坑延展，长度约可达30英里（50公里），坑洞直径平均约30英里。

此外，探测器多光谱成像仪还获取了火星南部高地及大型双环撞击坑“惠更斯”（Huygens）的增强色彩图像，惠更斯坑直径约290英里（470公里），周围布满密集撞击坑，记录了这片古老地形的复杂撞击历史。 任务团队表示，此次火星靠近飞掠共获取了数以千计的图像数据，将为后续在“Psyche”小行星轨道上的成像策略和图像处理软件提供重要标定基础。

磁强计在飞掠阶段也开始获取初步校准数据，初步迹象显示，它或已探测到火星弓形激波——即太阳风与火星磁环境相互作用形成的边界区。 伽马射线和中子谱仪团队则利用短暂窗口快速采集数据，并计划与过去几十年各火星任务的观测结果进行对比，以检验与优化仪器性能。

本次飞掠不仅是“Psyche”探测器自身的关键节点，也成为多项火星在轨任务的协同观测契机。 NASA“火星勘测轨道飞行器”（MRO）、2001年发射的“火星奥德赛”轨道器、“好奇号”火星车以及欧洲航天局（ESA）的“火星快车”号和“ExoMars”微量气体轨道器等多台探测器同步开展了大气与地表观测，以支持“Psyche”任务载荷标定。

随着火星引力助推段顺利结束，“Psyche”探测器将重新启动其高功率太阳电推进系统，继续驶向主小行星带中的目标。 任务计划显示，探测器预计在2029年8月抵达小行星“Psyche”附近轨道，随后将在不同高度的多条科学轨道上对其进行长时间精细测绘和物理性质探测。

科学界普遍认为，“Psyche”小行星可能是一颗远古原行星残余的部分暴露金属内核，是早期太阳系行星“积木”的代表性样本之一。 若这一猜想得到证实，“Psyche”将为人类提供罕见机会，近距离研究类似地球等岩质行星内部通常深埋地幔之下的金属物质成分和结构，从而深化对行星形成与分化过程的认识。

“Psyche”任务由美国亚利桑那州立大学（ASU）牵头，NASA位于加州帕萨迪纳的喷气推进实验室（JPL）负责整体任务管理、工程、集成与测试工作。 探测器平台由位于加州帕洛阿尔托的Intuitive Machines公司提供，用于搭载该任务所需的高功率太阳电推进系统。 ASU则与位于圣迭戈的马林空间科学系统公司合作，负责探测器成像系统的运行管理和相机的设计、制造与测试。

作为NASA“发现计划”（Discovery Program）遴选的第14个行星科学任务，“Psyche”项目的发射服务由位于佛罗里达州肯尼迪航天中心的NASA发射服务计划办公室负责统筹。 任务首席研究员林迪·埃尔金斯-坦顿表示，团队为这次火星飞掠准备多年，如今一切顺利完成，“可以感谢这颗红色星球为我们的探测器提供了关键一跃，助它深入太阳系更遥远的区域”，“下一站，小行星Psyche”。