露西在太阳系中的轨道。 （NASA网站/图片）

1974 年11 月24 日，古生物学家唐纳德·约翰逊和汤姆·格雷在东非埃塞俄比亚的哈达尔发现了一种生活在大约320 万年前的南方古猿阿法种。化石骨架标本。这个标本含有约40%的骨骼，可以让古生物学家还原该物种的体型，因此具有重大的科学意义。

该样本的正式名称为AL288-1，但更广为人知的名称是“露西”。一天晚上，科考队庆祝了这个标本的发现。当晚录音机里反复播放着披头士乐队的音乐《露西在缀满钻石的天空上》（钻石天空中的露西）》，因此科考队成员帕梅拉·阿德尔（Pamela Adelman）干脆将这块化石命名为“露西”。

长期以来，露西被认为是人类最早的祖先，因此这个普通女孩的名字多次被赋予与起源相关的含义。美国东部时间2021年10月16日5时34分（北京时间17时34分），美国国家航空航天局（NASA）的露西小行星探测器抵达佛罗里达州卡纳维拉尔角。从发射场发射。天文学家希望，以我们非洲祖先命名的小行星探测器能够探索行星起源和太阳系形成的秘密。

露西探测器运行中的艺术想象图。 （NASA网站/图片）

太阳系的“时间胶囊”小行星是太阳系中绕太阳运行的小天体。在太阳系中，小行星聚集的区域有两个：一是火星和木星之间，这里的小行星被称为主带小行星；二是小行星聚集的区域。另一个位于木星与太阳系第四拉格朗日点（L4）和第五拉格朗日点（L5）之间，这些位于外太阳系绕太阳运行的小行星以希腊神话中的特洛伊战争命名，被称为“特洛伊小行星”。

露西将访问的目标小行星。 （NASA网站/图片）

小行星是天文学家的热门研究对象。 2007年，美国宇航局发射了黎明号探测器，以研究主带小行星中最大的两个天体。它的研究目标是小行星灶神星和内太阳系唯一的矮行星谷神星。谷神星）。日本和美国也发射了小行星采样返回探测器。这一次，露西开创了小行星探索的新时代。这将是第一个访问特洛伊小行星的探测器。

在天体力学中，一个小天体受到两个大天体共同作用的影响，会基本保持静止在5个位置。前3位由瑞士数学家莱昂哈德·保罗·欧拉计算，后3位由法国数学家莱昂哈德·保罗·欧拉计算。数学家约瑟夫·拉格朗日计算出这五个点称为拉格朗日点，分别记为L1、L2、L3、L4和L5。其中，只有L4和L5是稳定的。

特洛伊小行星分为两组，均位于木星轨道上，分布在木星运动的“前方”和“后方”。通常情况下，像木星这样的巨大气态巨行星能够清除其轨道上的小行星。然而，在太阳和木星组成的系统中，两组特洛伊小行星与太阳和木星的距离相同，即位于系统的L4和L5附近，因此它们受到太阳和木星的影响。太阳和木星的引力。力达到平衡状态，因此可以在该系统的L4 和L5 点周围稳定存在数十亿年。

行星形成和演化模型表明，特洛伊小行星很可能是形成太阳系外行星的剩余物质，因此充当了四十亿多年前太阳系诞生的“时间胶囊”。这些独特的、从未被探索过的原始天体是早期太阳系遗迹的样本，并包含破译太阳系历史的关键线索。它们甚至可以帮助我们获取有关有机物甚至地球上生命起源的信息。

按照计划，露西号在12年的任务中将飞越8个目标，包括1颗主带小行星、6颗特洛伊小行星、1颗小行星卫星，并对这些目标进行遥感观测。了解这些小天体的表面地质、表面颜色和成分以及内部特性。它不仅将到达特洛伊小行星的两个区域，还将首次近距离探测到该小行星群中所有三种主要类型的小行星（分别称为C型、P型和D型）。深红色的P 型和D 型特洛伊小行星代表在海王星轨道以外的柯伊伯带中发现的小行星，而C 型是主要在主带之外发现的类型。天文学家推测，在尘埃绝缘层之下，这些小行星可能富含水和其他挥发性成分。

独特的命名1906年2月22日，德国天文学家马克斯·沃尔夫发现了第一颗位于太阳-木星系统L4点的小行星（编号588）。八个月后，沃尔夫的学生奥古斯特·科普夫还在L5点附近发现了一颗小行星（编号617）。几个月后，卡普夫在L4 点附近发现了另一颗小行星（编号624）。

当时，除了轨道异常的小行星外，大多数小行星都以希腊或罗马神话中的女性人物命名。在当时的天文学家看来，沃尔夫和卡普夫发现的三颗小行星的轨道显然很奇怪，因此奥地利天文学家约翰·帕利萨建议它们以荷马史诗《伊利亚特》为基础（后来相继发现的三颗小行星被命名为“010-30000”） 《伊利亚特》中参加特洛伊战争的三个人物阿喀琉斯、帕特罗克洛斯和赫克托尔。

此后，天文学家又在L4和L5附近发现了其他小行星。然后他们以特洛伊战争英雄的名字命名这些小行星，因此开始称这些小行星为特洛伊。与此同时，命名约定逐渐形成，即L4点小行星以希腊人物命名，L5点小行星以特洛伊人物命名。这样，这两群小行星也分别被称为“希腊营”和“特洛伊”。特洛伊营地。不过，由于帕里莎最初命名特洛伊小行星时并没有先见之明，因此希腊阵营中的赫克托实际上是“特洛伊间谍”，而特洛伊阵营中的帕特罗克洛斯则成为了“希腊间谍”。

截至2021年6月，天文学家已发现超过10000颗特洛伊小行星，其中包括6303颗希腊坎普小行星和3708颗特洛伊坎普小行星。然而，与特洛伊小行星的实际数量相比，这可能只是九牛一毛。据天文学家估计，特洛伊小行星的两个区域内可能存在超过100万颗直径超过1公里的小行星。

12年的探索露西是第一个在一次任务中探索如此多目标的探测器，因此它的轨道非常复杂。发射后，露西将在2022年10月15日和2024年12月12日两次飞近地球，以获得引力助推，然后开始飞向特洛伊小行星。旅行。

在特洛伊小行星的两个分布区域中，露西将在2027年至2028年间首先飞越木星“前方”的小行星群，即L4点附近的目标。在飞往L4点的过程中，露西将于2025年4月20日飞过一颗主带小行星。这颗编号为52246的小行星被露西团队命名为“唐纳德·约翰逊”。 ”，正是为了纪念露西化石的发现者之一。

在L4点附近的区域，露西将飞越四颗小行星和一颗小行星的卫星。计划于2027年8月12日飞越3548号小行星Eurybates，以及它的卫星Queta，将于2027年9月15日飞越15094号小行星Polymele，并于4月18日飞越11351号小行星Leucus， 2028年。它将于2028年11月11日飞越小行星21900奥鲁斯。

此后，露西将于2030年12月25日再次掠过地球并获得引力助推。这次飞离地球时，木星和特洛伊小行星也在绕轨道运行，所以露西可以飞到木星“后面”L5点附近的区域。 2033 年3 月3 日，露西将飞越双星系统帕特洛克罗斯和墨诺提乌斯。在希腊神话中，墨诺提乌斯是帕特罗克洛斯的父亲。完成这次飞越后，露西就完成了此次任务的最后任务。然而，由于露西处于稳定轨道上，因此在未来很长一段时间内，它将以六年为一个周期在L4和L5之间来回运行。

探索小行星的强大工具2015 年9 月30 日，NASA 选择露西作为任务概念，并分配资金用于进一步研究。 2017年1月4日，NASA确定露西号为第13个发现级项目。发现级是美国宇航局资助的一个中型研究项目，旨在探索太阳系的奥秘。项目预算一般在5亿美元左右，但Lucy上线前的实际投资接近10亿美元。此前著名的发现级项目包括开普勒太空望远镜和洞察号火星探测器。 2021年6月2日，NASA最近批准了第14号和第15号发现级项目，这两个项目都是前往金星的探测器，分别是VERITAS和DAVINCI+。

Lucy 宽15.8 米，但这个宽度大部分被两块直径为7.3 米的太阳能电池板占据。由于露西将在远离太阳的木星轨道上工作，因此必须配备巨大的太阳能电池板才能获得足够的能量。它还将成为距离太阳最远的太阳能探测器。发射后大约一个半小时，露西成功打开太阳能电池板并开始为探测器的电池充电。

露西携带的三个主要科学有效载荷都位于较小的探测器平台上：拉尔夫、远程侦察成像仪（LORRI）和热发射光谱仪（TES）。 RALPH实际上由两种仪器组成：一种是可见光成像仪（MVIC），另一种是红外成像光谱仪（LEISA）。前者可以获得特洛伊小行星的彩色图像，以帮助科学家了解它们的活跃程度，而后者可以寻找吸收线，这些吸收线是特洛伊小行星表面可能存在的不同硅酸盐、冰和有机物的特征。

远程侦察成像仪是一种高空间分辨率视觉成像仪，将提供特洛伊小行星表面的详细图像。热辐射光谱仪与美国宇航局奥西里斯-雷克斯小行星采样探测器和火星全球勘测者号上的仪器类似。这台红外光谱仪将使露西团队能够更多地了解特洛伊小行星。行星的特性包括它们的热惯性，即这些物体保存自身热量的程度。这些可以告诉我们小行星表面物质的成分和结构。

此外，露西的高增益天线将利用无线电信号的多普勒频移来确定这些小物体的质量。同时，它还可以使用其终端跟踪相机（T2CAM）拍摄这些小行星的宽视场图像，以更好地约束小行星的形状。

等待是值得的。特洛伊小行星是我们太阳系的时间胶囊，而露西将是未来人类眼中的时间胶囊。

露西团队相信，我们的后代可能会在遥远的未来的某一天发现露西在太阳系的行星之间飞行，因此他们在露西身上安装了一块铭牌，记录了露西的发射时间和发射日期。太阳系中行星的相对位置，以及阿尔伯特·爱因斯坦、马丁·路德·金和卡尔·萨根的话语，他们都思考了人类的存在状态和我们在宇宙中的位置。

作为第一个飞往特洛伊小行星的探测器，露西肩负着天文学家揭开太阳系起源秘密的重任。露西号首席科学家哈尔·利维森在NASA官网表示：“我们从2014年就有了露西号的任务构想，所以这次发射已经计划了很长时间。露西号还需要多少天才能发射？”到达第一颗特洛伊小行星需要数年时间，但因为这些小物体具有巨大的科学价值，所以等待和努力是值得的。它们就像天空中的钻石。”

随着更多小行星探测器的发射以及小行星采样返回的实现（除了日本和美国探测器外，中国还计划在2025年左右实现近地小行星采样返回），天文学家有望研究太阳系中的这些天体。我们将对小天体有更深入的了解，从而开启认识太阳系的新天地。

南方周末特约撰稿人鞠强