《SPACE SCIENCE REVIEWS》：The Lucy Mission: First to the Jupiter Trojan Asteroids – Editorial
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编辑荐读：为破解外太阳系早期演化与行星迁徙机制，NASA“露西”团队综述任务设计、仪器性能及最新飞越结果，确认特洛伊小行星低密度、暗红表面及双星系统特征，为检验“行星迁徙俘获”模型提供关键原位数据，推动小行星比较行星学与太阳系考古学跨越式进展。
在太阳系“化石档案柜”里，木星特洛伊小行星群犹如被封存的时间胶囊，静静停泊在木星轨道前方60°的L4与后方60°的L5拉格朗日稳定区。它们数量庞大、成分独特，表面普遍呈暗红色，体积密度却低至≈1000 kg m，与主带小行星迥异。主流模型推测，这些天体并非就地形成，而是在巨行星大迁徙（Nice Model）期间被从原始柯伊伯带散射并俘获至当前轨道。然而，40余年来，它们始终“只被远观”，从未被航天器近距离审视，致使“外太阳系考古学”缺少最关键的一块拼图。
为填补这一空白，NASA于2021年10月发射“露西”（Lucy）号，成为首个探访特洛伊群的Discovery级深空任务。该任务以1974年发现的古人类化石“露西”命名，寓意追溯太阳系“童年”。飞船将在12年内先后飞越1颗主带小行星与5个特洛伊系统（共≥8个独立天体），通过成像、光谱、热辐射及射电跟踪等多手段，系统测定其轨道、体积、质量、密度、表面组分、地质年代与卫星构型，从而检验“俘获—迁徙”假说，厘清外太阳系物质迁移对类地行星早期演化的影响。
本期《Space Science Reviews》以15篇论文的专辑形式，首次全景式披露任务科学目标、仪器性能、飞控策略、管理挑战及2023—2025年两次主带小行星遭遇的初步成果，为后续2027—2033年特洛伊主戏奠定基准。
主要关键技术方法
深空多目标飞越轨道设计：利用3次地球引力辅助（EGA）与共振跳跃，实现L4、L5两大阵营5次独立遭遇。
终端自主导航系统（TTCam）+高增益天线无线电测距：实时修正相对目标位置误差<200 m，保障近点800—1000 km安全掠飞。
四件套科学载荷：L'LORRI（可见高分辨相机，角分辨率1.1 μrad）、L'Ralph（可见—近红外成像光谱仪，0.4—3.8 μm，光谱分辨率≤15 nm）、L'TES（7—50 μm傅里叶变换热辐射计，精度±2 K）与射电科学子系统（X-band，测速精度0.03 mm s），联合给出几何、反照率、光谱斜率、热惯量与质量。
学生虚拟任务平台L'SPACE： crowdsourcing辅助设计观测序列，提升STEM人才培养效率。
研究结果
特洛伊小行星起源与动力学演化
Bottke等整合轨道—颜色—尺寸分布，指出特洛伊整体与柯伊伯带冷经典群（Cold Classical KBOs）在斜率—反照率空间高度重叠；巨行星不稳定模拟显示，约6×10 kg的原始外太阳系物质可被俘获至木星共轨，与当前总质量观测一致，支持“迁徙俘获”而非“原位吸积”。
表面地质与年代学
Marchi等基于撞击坑统计—地形模型，预测特洛伊表面撞击年代可追溯到40亿年前，并存在≥1 km厚的表壤（regolith）；大量凹坑（pit）与纵向沟槽暗示低速撞击与挥发份逃逸共同塑造地貌，露西成像将首次验证该模型。
体积密度与内部结构
Mottola等汇总7组双星轨道解，得出平均密度ρ=0.97±0.20 g cm，与柯伊伯带小行星（ρ≈0.5—1.0 g cm）而非主带S-型石质天体（ρ≈2—4 g cm）一致；4—4.8 h自转“spin barrier”进一步指示内部为碎石堆（rubble-pile）且冰质胶结物可能存在。
表面组分与光谱二分性
Emery等综合地基0.4—2.5 μm光谱，发现特洛伊呈现双模分布：约65%为暗红D型（斜率S≥5%/100 nm），35%为中等红P型与C型；露西的L'Ralph将首次获取3—3.8 μm区间，寻找有机—含水矿物（—OH、C—H）吸收，判定其是否含外太阳系原始挥发份。
卫星与环系统统计
Noll等统计85颗已知特洛伊，发现8%拥有卫星，远高于主带（≈2%）；质量比q=M/M集中0.1—1.0，呈“等质量双星”端元，暗示低速碰撞或原始双星俘获机制；露西预计可再发现≥3颗新卫星，并检验是否存在微米级环。
任务系统与飞控设计
Olkin等描述EGA1（2022-10-16）已精确改变V∞=1.9 km s，使飞船轨道倾角从0.6°提至27°；Cox等披露单侧太阳翼展开异常后，通过热—结构耦合仿真，将阵列锁定于96%展开角，功率余量仍>10%，确保后续特洛伊飞掠。
仪器性能校准
Weaver等报告L'LORRI在EGA1期间对月面撞击坑成像，点扩散函数（PSF）半高宽≤1.2 pixel，满足800 km距离<3 m像素尺度要求；Reuter等给出L'Ralph可见—红外通道辐射精度<2%，为光谱斜率测量提供≤1%不确定度。
主带小行星“先行”成果
2023-11-01飞越(152830) Dinkinesh：发现其拥有0.8 km接触双星卫星，为首个在飞掠中被解析的接触双星，揭示<100 m尺度碎石堆可维持哑铃构型。
2025-04-20飞越(52246) Donaldjohanson：形状长轴≈3.5 km，短轴≈1.8 km，体密度ρ≈1.3 g cm，属C型碰撞家族成员，为特洛伊低密度提供主带对比锚点。
结论与讨论
专辑综合论证：露西任务以“多目标—多手段—多时段”策略，首次把“外太阳系考古实验室”搬到特洛伊现场。两次主带遭遇已验证终端导航、高分成像与光谱定标链路，为2027年8月L4首站(Eurybates)与2033年L5终极飞掠(Patroclus-Menoetius)奠定毫米级测速、亚公里级定位的技术基线。
科学层面，若露西证实特洛伊保有原始挥发份、等质量双星与超低密度“三元特征”，将直接支持巨行星大迁徙模型所预测的“外—内物质输送”路径，进而解释地球水与有机物的可能来源；若发现显著热变质或金属核分化，则将倒逼学界重新审视“缓慢俘获+后期改造”情景。无论结果如何，这批距今45亿年的“深空化石”首次被原位解码，必将刷新小行星比较行星学框架，为后续柯伊伯带、彗星及月球极地挥发份研究提供关键参照。
随着2025—2033年数据的持续下传，露西有望成为继“新视野”冥王星飞越之后，外太阳系探测新的里程碑，为人类理解自身起源提供一条跨越木星轨道的“时空隧道”。
