北京时间2021年10月16日17:34，NASA露西号（Lucy）探测器搭乘宇宙神V-401火箭，从美国佛罗里达州卡纳维拉尔角天军基地发射升空，正式开启它的外太阳系探测之旅。
这个从NASA知名“抠门”项目里脱颖而出的探测器，将奔赴遥远的木星轨道，在接下来的12年探测中，相继探访8颗不同大小、类型和位置的小天体，为人类首次揭开木星特洛伊小行星的神秘面纱。
NASA露西号探测器启程前往木星轨道；主要探测木星特洛伊小行星，它们是追溯太阳系早期历史的“时光胶囊”；此行将帮助我们重新认识太阳系早期动荡的历史。
2017年1月5日，NASA正式公布了第8届“发现”级项目的2个当选任务，其中一个就是“露西号”。“发现”级项目，是NASA深空探测项目三大梯队里规模最小、预算最低的一类，主打成本低、周期短、见效快的小型任务，每个任务常规预算约4.5-5亿美元，设计寿命不超过36个月，探测目标精简明确。
在这样的指导方针之下，开始于1992年的“发现”级项目至今已获批16个，其中11个任务成功开展，以极低的成本、极高的效率，大大增进了我们对太阳系内和系外诸多方面的认识。
虽说中的是个小项目，露西号实际“享受到”的规格并不低。在常规预算4.5亿美元的指标下，露西号的任务周期总预算已飙升至9.81亿美元——可以说是完全达到了中型项目“新疆界”的预算待遇，多少能称得上是小项目里的大赢家了。
露西号的探测目标是一类特殊的小行星：木星特洛伊小行星。它们和其他区域的小行星一样环绕着太阳转动，唯一特别的地方在于：特洛伊小行星是和木星“绑定”着一同环绕太阳公转的，或者说，特洛伊小行星所聚居的群落几乎和木星共享同一条飞行轨道。
两个有环绕关系的天体周边有5个“平衡点”——在这些点附近，两个天体的引力综合影响可以达到平衡——这5个点被称为“拉格朗日点”（L1-L5）。如果有第3个天体位于这些拉格朗日点上，则可以轻易与这两个天体保持几乎相对静止。
木星特洛伊小行星群，则位于太阳和木星（日木）连线两侧各60°间隔外的拉格朗日L4和L5这两个平衡点附近，分为L4特洛伊小行星群和L5特洛伊小行星群两团。
“特洛伊小行星”的名字来源于希腊神话中的“特洛伊战争”，分列在L4和L5的两团特洛伊小行星群也分别被称为“希腊阵营”和“特洛伊阵营”，其中的小行星分别以各自阵营中的英雄命名。
特洛伊小行星并不是木星独有的。其他行星，例如天王星和海王星，甚至火星和地球也有自己“绑定”的特洛伊小行星（群）。只不过，木星特洛伊小行星群被发现最早，且数目最为庞大，因此在不加限定词的情况下，“特洛伊小行星”也常常专指木星特洛伊小行星。
行星科学家认为，特洛伊小行星是外太阳系巨行星形成时期留下的残骸，是原行星盘中没能形成行星的“边角料”。因此，这些小行星可能非常古老，还保留着太阳系早期物质的成分和信息，和位于内太阳系的主带小行星、近地小行星一样，是我们追溯太阳系早期历史和演化的“时光胶囊”。
特洛伊小行星数目众多，目前记录在案的木星特洛伊小行星有1万多颗，最大的直径200多千米，最小的只有约1千米。实际数目远不止这些，只是由于距离遥远，个头小的那些很难被发现。即使是最大的那些，迄今为止我们也只是通过望远镜看到过一个个小亮点，不曾知道它们表面到底是什么样子——这正是露西号将为我们揭晓的“秘密”。
露西号不仅是人类首个近距离探访特洛伊小行星的探测器，而且不止探访一颗。它全程计划探访6颗木星特洛伊小行星（Eurybates、Polymele、Leucus、Orus、Patroclus和Menoetius），1颗特洛伊小行星的卫星（Queta）和1颗主带小行星（Donaldjohanson），将创下一次任务中探索最多天体的记录。
别看露西号有这么多探测目标，这场旅程并不会千篇一律：这些小行星各有特色，展现了太阳系中丰富多彩的星球面貌。行星科学家常借助小行星反射阳光的差异（光谱类型）来区分它们的组成成分，如C型主要由碳质构成，S型主要由硅质构成，M型主要由金属构成，D型和P型可能富含有机物……不同轨道位置的小行星常常有着不同的成分类型。
不只是成分差异，在露西号的探测目标中：最小的小行星Donaldjohanson直径只有约4千米，而最大的Patroclus直径达到140千米；自转最快的Polymele上只要6个小时就能过完一天，而自转最慢的Leucus上一天长达440个小时；Patroclus和Menoetius在环绕太阳公转的同时，还是绕着共同质心转动的双星系统；直径仅64千米的Eurybates，还有一颗小的卫星。
这些“相似”和“不同”，会给各个小行星的演化带来什么影响？明明大家都是太阳系早期的“边角料”，现在也在差不多的轨道位置，为什么会有这么大差别？是它们原本形成于不同的位置，后来被木星引力捕获困在了一起？还是因为太阳系早期的巨行星迁移，连带着小行星发生了“乾坤大挪移”？露西号的“星口考察”，可以帮助我们重新认识太阳系早期动荡的历史。
但奔赴木星，去往外太阳系并不容易：离太阳越远，探测器接收太阳能的效率就越低。应对之法无非两种：一是改用核能供电，像旅行者号、卡西尼号、新视野号那样；二是让太阳能电池板尽可能宽大，增加接收太阳能的面积，但这样又会增加探测器的重量。
露西号这样的“发现”级（小型）任务，在有限的预算内是很难够得上使用核电池的待遇的，所以别无选择只能硬着头皮选择了第二种。露西号探测器的太阳能板异常巨大，每块直径7.3米，在太阳能板完全打开时，探测器全长可达15.8米。露西号也将打破距离太阳最远的太阳能探测器运行记录。
露西号探测器的名字，来自一具名叫“露西”的骨骼化石，而这份化石的名字，又来自披头士的一首流行歌曲。既然特洛伊小行星是我们追溯太阳系早期历史的“时光胶囊”，那近距离探访这些小行星，就相当于让我们“登上时光机”，帮助我们探寻太阳系的起源和演化历程。
肩负这一使命的探测器，让项目组的科学家联想到了一具名叫“露西”的化石——1974年11月24日，古人类学家唐纳德·约翰逊等人在非洲埃塞俄比亚的哈达尔发现了一具形似人类的骸骨化石，编号AL 288-1。当晚，在人们为此载歌载舞开party庆祝的时候，营地里循环播放着披头士的名曲《天空中戴着钻石的露西》。
后续研究显示，“露西”是一具女性阿尔法南方古猿化石，这一猿种具备直立行走的能力，为我们追溯人类的起源和演化历史提供了极其重要的考古证据。“露西”生活在距今约320万年前，（可能）是目前已知的“人类最古老的祖先”。
追溯人类的起源和演化，和追溯太阳系的起源和演化，是不是看起来差不多的样子？好的，探测器就叫“露西号”吧～
露西号任务的徽章把这几个元素融合在了一起：钻石形状来自披头士歌曲《天空中佩戴钻石的露西》，左边的骨骼则代表古人类化石“露西”。
为了多去几颗特洛伊小行星，露西号选择了“飞掠”这种探测方式，与每个目标擦肩而过，利用短暂的接近时期完成科学探测和数据收集。科学家为露西号精心设计了一条复杂的飞行轨道。在2021年10月发射升空之后，露西号将先后探访1颗主带小行星；4颗位于日木L4区域的特洛伊小行星和1颗卫星；以及2颗位于日木L5区域的特洛伊小行星。全程将3次飞掠地球获得引力助推（EGA）并完成5次大幅度的轨道深空机动（DSM）。
事实上，露西号会始终环绕太阳飞行，只是通过合理的行程规划加上适时的轨道调整，探测器能恰到好处与每个目标相遇。
首先是主带小行星Donald johanson。这颗小行星原本无名，编号1981 EQ，在确定成为露西号的探测目标之后，于2018年被正式命名为Donald johanson，以纪念前面提到的露西化石发现者之一——唐纳德·约翰逊。露西号飞掠主带小行星Donald johanson的飞行路线示意图。
正式探测特洛伊小行星之前，露西号计划在这颗主带小行星身上先演练一番，测试一下科学仪器的性能，以期在之后的探测中展现出全部实力。此后，露西号会继续向外太阳系飞行，直到2027年抵达木星轨道，刚好能与L4特洛伊小行星群相遇。露西号将在2027-2028年先后探访这里的4颗特洛伊小行星Eurybates、Polymele、Leucus、Orus，以及Eurybates的卫星Queta。
更精妙的是，露西号完成L4区域探测之后，将离开木星轨道，沿着自己的大椭圆路线飞回内太阳系，甚至回到地球附近再借个力。等露西号再次沿着大椭圆路线飞到木星轨道时，已经是2033年了。在此期间，木星和两团特洛伊小行星群也绕着太阳公转了将近半圈，露西号不用费太大力气就能顺势飞入L5区域，探访其中的两颗直径100多千米的小行星Patroclus和Menoetius。
这也将是人类探测器首次造访两颗小行星大小相当的双星系统。
届时距离露西号从地球出发，已经过去了近12年。如果那时候露西号还健康的话，它甚至还能继续飞行，利用木星和特洛伊小行星群公转周期的规律，反复穿梭在L4和L5小行星群中。
轻装简从，带着前辈们的“礼物”追溯太阳系的起源和演化，是一个宏大而综合的课题。露西号实际要做的，是用自己携带的科学仪器，仔细考察每颗天体的表面成分、地质地貌、内部结构等各种特征，获取尽可能丰富且准确的观测数据，供行星科学家分析。露西号总重821千克（不包括燃料），仅携带了四种科学仪器。
露西号的科学仪器包括高分辨率可见光相机L’LORRI，彩色可见光相机和红外成像光谱仪L’Ralph，热辐射光谱仪L’TES，终端跟踪相机T2Cam。此外，露西号还会利用高增益天线测量无线电信号的多普勒频移，确定小行星的质量和密度分布。
出于节约成本和提高建造效率的考虑，露西号的科学仪器大都是在NASA之前探测器使用过的成熟仪器基础上设计建造的。继承前辈探测器的仪器，是“发现”级项目的老传统了。总之能省的钱绝不多花，把花钱的事儿留给旗舰级这样的土豪项目去做就好。
启程前往外太阳系的露西号背后，是各国小天体探测如火如荼的热潮。
过去十几年里的小天体探测成果已大幅刷新了我们对诸多小行星和彗星的认知；另一方面，我们对许多类型的小天体的了解还依然近乎空白，尤其是那些位于遥远外太阳系的小天体。
这一边，探访近地小行星的JAXA隼鸟2号和NASA冥王号完成小行星采样还没多久；那一边，NASA的金属小行星探测器灵神号、JAXA的火星卫星探测器MMX、中国的首个近地小行星和主带彗星探测器都在紧锣密鼓地筹备之中，有望在接下来的数年里陆续发射升空。即便等这些任务都发射了，人类依然还没有探测器近距离探测过半人马小天体、离散盘中的矮行星、木土天海王星的小卫星、长周期彗星等许多类型的小天体。
这个各国太空竞赛的新赛场，还有无数未知和惊喜等待着地球人的探测器前去探索和发现。