探索富含金属的小行星的敏感仪器

地球的正中心有一个金属核心，它的温度非常高，而且位于地球深处，无法直接研究。但通过研究小行星普赛克，我们可能会更多地了解它以及其他类地行星的核心。

根据望远镜的观察，据信它由60%的金属组成——可能是铁镍合金。普赛克看起来有点像土豆，尺寸约为150×250公里，它可能是一颗行星的最内层核心，在与另一个物体发生猛烈碰撞后，其外壳被剥离。

NASA于2023年10月13日向小行星Psyche发射了一项任务。这是NASA的第十四次发现计划任务。准备工作于2017年开始，计划于2022年发射，但由于冠状病毒，NASA无法及时完成必要的测试。一年中，航天器的航行与行星位置相符的时间相对较少。

航天器上将配备三台科学仪器：用于测绘和表面勘测的先进成像仪、可以测量小行星成分的伽马射线和中子光谱仪以及磁力计。磁力计已在DTU制造。

“我们受邀参加是因为我们的磁力计已经证明了其独特的能力，可以在几次不同的太空任务中测量非常广泛且极其精确的磁场。2020年，我们开始与麻省理工学院(MIT)合作，该学院负责Psyche磁力测量研究。2021年，我们是第一个为航天器交付成品科学仪器的公司，该仪器正在帕萨迪纳的NASA喷气推进实验室建造。”DTUSpace教授、联合研究员、普赛克任务的科学团队。

与它的性能和容量相比，磁力计小得惊人。传感器大小如网球，放置在圆柱体中，表面呈菠萝状。表面上的凹槽容纳线圈，产生类似于您想要测量的磁场。

航天器本身比人高，没有燃料时重量略低于两吨，有燃料时重量略低于三吨，因此磁力计的重量(约2公斤)相比之下并不算多。但它高效可靠，由DTU手动开发和构建，注重每一个小细节。

我们对普赛克的磁场一无所知——无论它是大还是小;无论是单个大场还是分散的较小场。磁力计必须为所有可能发生的情况做好准备。

DTU磁力计的独特之处在于能够极其精确地测量磁场的大小和方向。磁场强度通常以特斯拉为单位进行测量。对于非常弱的磁场，测量值以纳特斯拉(nano=10-9)为单位。丹麦测得的地球磁场约为54,000纳特斯拉。

DTU磁力计能够检测低至0.025纳特斯拉的极弱磁场以及高达80,000纳特斯拉的极强磁场。

这意味着仪器可测量的最弱磁场比其可测量的最强磁场弱六百万倍。换句话说：该仪器可以探测从太阳风的弱磁场到大型行星的较强磁场的磁场。

该航天器将携带两个磁力计，以便在其中一个发生意外时保护数据。但还有一个原因：

“宇宙飞船本身可以产生磁场，我们不希望它包含在我们的数据中。因此，这些仪器将安装在距离航天器一定距离的吊杆上，通过两个传感器，我们将能够检测到航天器发出的信号，然后将其推算出来。”

“如果两个传感器产生相同的测量结果，我们可以有把握地假设它们测量的是自然磁场。如果它们产生不同的测量结果，我们可以假设这归因于宇宙飞船，”何塞·梅拉约解释道。

DTUSpace的何塞·梅拉约(JoséMerayo)的研究小组为多项测量地球磁场的任务建造了磁力计。最初用于Ørsted卫星，然后用于德国CHAMP任务，最后用于欧洲航天局的SWARM任务。

“总而言之，我们的磁力计已在太空运行了超过155年，并为用于导航和GPS崩溃的地磁场图提供了测量结果，”JoséMerayo说道。

普赛克小行星任务中的磁力计将由安装在航天器侧面的太阳能电池板供电，并将在发射后立即开始测量。当然，该仪器已经经过了各种形式的发射前测试，但我们需要检查一切是否按预期工作，或者一旦实际进入太空，是否需要进行调整。

Psyche位于火星和木星之间的小行星带，在5亿公里的旅程中，由于飞船将靠近火星飞行，因此也有可能获得火星周围环境的数据;此外，还有可能获得有关太阳风暴及其对太阳系影响的新知识。因此，即使仪器可以打开和关闭，它也将在整个航程中持续运行。

六年后，该任务有望到达这颗富含金属的小行星，随后计划航天器在大约700、500、300和100公里的高度绕小行星运行，为期两年多。

这将产生大量新数据，并有望增加我们对太阳系和行星磁场形成的理解。

“为什么有些行星，比如金星，没有磁场，而其他行星，比如木星，磁场甚至比地球的磁场还要强?在Psyche中，我们有一个可以直接测量的裸露核心。”

“我们相信这会告诉我们很多信息。通过更多地了解普赛克的磁场，我们还可以更多地了解地球磁场的运作方式。太阳系巨大，我们收集的任何数据都将帮助我们更好地了解它，例如，太空天气如何帮助保护我们的地球，”何塞·梅拉约说。

目前还没有计划在任务结束时将航天器带回地球。“也许它会降落在普赛克上，谁知道呢?何塞·梅拉约说，或者它将作为一个小型人造卫星继续围绕小行星运行。