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現實中只是個小職員的軍武 / 科普愛好者
載著靈神號探測器升空的第八發重獵鷹火箭。是次發射為達到最大加速度,只會回收兩個火箭,核心火箭推進段會燒盡所有然料,然後讓火箭直接丟落南太平洋。(圖片來自SpaceX)
昨天(香港時間10月13日晚上),美國太空總署借助SpaceX的重獵鷹火箭發射靈神號深空探測器進行遠程太陽系內探測任務。這是重獵鷹第一次執行深空探測任務,而且亦是第一次接近其應有性能的任務。雖然重獵鷹是現役最重型運載火箭,但由於載荷艙太小,難以發射重型貨物,故空有現役最大運力卻有點「得物無所用」。
不過愈往外太陽系推,隨著載荷大幅縮減,反而似乎在搭載深空探測器上出現優勢,例如除可用便宜得多的價格發射更大型的深空載荷外,其構形也能因為載荷艙體積剛好適合這種數噸重的探測器,甚至連構形都不用換(例如換裝大型載荷艙罩)就能進行發射。
正在飛向靈神星的靈神號CG照片。(圖片來自NASA)
當然,最大問題還是載荷艙。過去重型外行星探測器往往裝在重型運載火箭如泰坦IIIE或三角洲 V 551構形火箭,而且都使用氫氧火箭推進的半人馬座上面級,以在大氣層外將載荷加速至第二甚至第三宇宙速度之用。然而,雖然重獵鷹系統的推力相當強勁,但只有兩節且煤油 / 液氧火箭燃燒效率和運作時間都不太足夠,加上構形關係未有兼容半人馬座系列等的上面級的能力,所以靈神號只能搭載效率高、造功時間更長但推力很低的離子推進引擎持續加速,並利用金星進行多一次重力彈弓加速,才能追上並泊入位於火木之間的目標星。
天文學家估計靈神星表面的外貌,估計大撞擊完結後仍然有較多殘留塵埃重新落回星球上,但質量遠遠不足夠讓它回復哪怕是圓球的形狀。(圖片來自連結)
目標星是近年比較出名的靈神星(16 Psyche),是一顆170年前就已發現,但闊度不足230公里左右的小行星。這小行星不單受天文學界普遍關注,連新聞媒體都似乎十分「留意」它,且留意的重點多是……價值連城。這顆小行星備受關注,是因為它一直被認為是個以金屬為主的小行星,簡單來說,就是一個大型金屬橢球(至少一半都是金屬),因為相對於大小而言,密度相對更高,至少達到平均4克/立方厘米,比其他小行星更接近地球(5.5克 / 立方厘米),估計有大量重金屬包括鎳和鐵等,甚至有更多稀有金屬如金或放射性元素。
假如日後人類有幸殖民太陽系,建造殖民衛星以解決地球人口問題也是必要的,這時就更需要巨量優質的金屬材料。(圖片來自連結)
由於過去探測顯示這小行星金屬含量高,加上由於預期這裏的金屬甚少化合物,純度很高、「提煉成本」也更低,所以有人稱之為「太陽系最大礦山」,甚至可能達1000萬萬億美元(要知道地球現時總GDP都只是88萬億),雖然難以帶回地球開礦,但若成為太空發展項目的採礦基地,對於較遠期未來(約100至200年後)太空發展有極重大的價值。
靈神星怎樣形成的「估計」。對於行星物質分佈、金屬混合的特性及內部結構的分層,可更了解它前身究竟是原行星還是更大型的行星(圖片來自連結)
不同種類的隕石,可能來自行星的什麼階段?這些來自不同階段的隕石,又如何看得出有沒有開始價值?(圖片來自連結)
靈神星之所以和大部分小行星與別不同,有個假說指它曾是早期太陽系一顆原行星的核心,太陽系理論原本是表明早期太陽星雲的塵埃盤會漸漸併合成很多原行星,這些原行星會漸漸合併成為大型行星;但近十年的研究和超級電腦模擬表示,早期太陽系原行星十分多且很多都有相當巨大的質量,甚至很早就開始內部物質分層,重金屬已大半沉降至核心位置。然而隨著原行星軌道因互相重力影響變得極度混亂,很多小行星都頻繁撞在一起,而且撞擊都大到全個行星直接瓦解,或者不少給重力加速至脫離太陽系或減速至撞進太陽,殘餘的才再形成現時四個內太陽系行星。至於餘下的材料就分佈在幾個小行星帶中,因為軌道距離太疏開而無法以引力聚合。事實上,靈神星應該就是被撞碎了,而且位置上也沒法繼續吸收足夠物質組成行星的「過氣」行星核心(至少是核心的一部分)。
NASA製作的短片,讓述整個探測任務的籌劃過程與目的。
由現時靈神號探測器觀之,除了中途用於遠距離訊號傳輸實驗的激光通訊裝置,最主要的探測儀器就大約30公斤左右,不太多,主要是一部多光譜成像儀(攝影機),利用多重光譜影像分析不同金屬礦物與硅的位置;一部中子 / 伽瑪射線光譜儀,利用放射性衰變的出現次數,探測小行星的物質構成;一部磁探計以探測殘餘磁場分佈,借以了解行星金屬內核的運作;X頻的電波應答器,以分析全小行星的重力場分佈與強弱差異。由實驗儀器與目的看,除研究太陽系早期行星內核形成機制,似乎也和找找有沒有具價值的礦物有關。若沒出差遲,該探測器將於2029年泊入繞該小行星的軌道,並展開至少為期兩年的考察。
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