海伦：月亮温柔地依偎着土星

一个独特的引力伴侣

海伦（又称土卫十二）是一颗直径仅36公里的小型卫星，由皮埃尔·拉克斯和让·勒卡舍于1980年通过OEA望远镜的观测发现。它位于土卫四同一轨道前方60°的拉格朗日点上，因此在土星周围处于稳定的引力平衡状态。

海伦娜以距土星中心约377,400公里的近圆形轨道运行，并保持同步自转，即始终以同一面朝向土卫四。其拉长且不规则的形状很可能是与土星及土卫四引力相互作用的结果。

其大小和密度使得其表面重力估计约为 \(\approx 0.0023\, m/s^2\)，与地球相比极低。

海伦是土星系统中一个引人入胜的共轨卫星例子。它与狄俄涅几乎共享同一轨道，距土星中心约37.74万公里，但在轨道平面上领先狄俄涅60°。这一位置对应于狄俄涅-土星系统的L4拉格朗日点，确保了其在天文时间尺度上显著的引力稳定性。

其略微拉长的不规则形状源于土星与狄俄涅的联合引力作用，以及其极低的表面重力（估计约为 \(\approx 0.0023\, m/s^2\)）。海伦星以同步自转方式运行，始终以同一面朝向狄俄涅，这与月球-地球的关系类似。

海伦及其拉格朗日对偶伴星波吕丢刻斯的存在，完美诠释了三体系统中拉格朗日点的动力学机制。这些点使得小天体能够在不与主天体（此处为土卫四）相撞的情况下保持稳定轨道。

卡西尼号航天器的详细观测绘制了其表面地图并分析了其成分，揭示其与土卫四类似，由水冰和岩石物质混合而成。这种化学与引力上的关联凸显了共轨相互作用在巨行星周围卫星系统演化中的重要性。

注：拉格朗日点L4和L5是位于次级天体（此处为土卫四）绕主天体（土星）公转轨道上前后各60°的稳定位置。被捕获于这些共轨点的物体可保持稳定数百万年。

土星主要共轨卫星与小型卫星的比较
月亮	直径（公里）	距离土星的距离（公里）	特殊性
海伦	36	377,400	与土卫四（Dione）共轨，位于拉格朗日点L4
波吕丢刻斯	3–4	377,400	与土卫四（Dione）共轨，位于拉格朗日点L5
Telesto	24	294,700	与特提斯共轨，位于拉格朗日点L4
卡吕普索	21	294,700	与土卫三（Tethys）共轨，位于拉格朗日点L5
雅努斯	179	151,500	与土卫十一（Epimetheus）共轨，互换轨道位置。
厄庇墨透斯	116	151,500	与土卫十（Janus）共轨，互换轨道位置。

海伦完美展示了共轨系统中可能的稳定性，并始终是通过拉格朗日点维持精确引力平衡的小型卫星的迷人范例。