6 月 21 日消息,二十多年來,美國國家航空航天局(NASA)的雨燕空間天文臺(Swift space observatory)一直在軌道上開展大量前沿科研工作,搜尋宇宙中最強能量爆發 —— 伽馬射線暴的蹤跡。如今,受軌道衰減影響,這座天文臺將在今年年底墜入地球大氣層,在烈火中終結使命。
但事情或許尚有轉機。NASA 正在籌備一項大膽的救援任務,這是人類太空史上從未嘗試過的行動:雨燕抬升任務。該計劃由亞利桑那州加泰利斯特太空技術公司(Katalyst Space Technologies)打造一艘未經實地驗證的航天器,在雨燕天文臺墜落地球前,與其完成軌道交會對接,而這座天文臺從設計之初就不具備對接功能。
如果一切順利,加泰利斯特公司的太空拖船(命名爲“鏈路號”)將把雨燕天文臺抬升至更高、更安全的軌道,讓這臺年久的空間望遠鏡再多服役數年。本次發射正式定檔 6 月 27 日,鏈路號將搭乘最後一枚飛馬座 XL 空射運載火箭升空,該火箭由諾斯羅普 · 格魯曼公司研發。
“坦白說,說實話:沒人曾覺得這件事能辦成。”NASA 天體物理學分部主任肖恩 · 多馬加爾-戈德曼於當地時間 6 月 17 日在現場向媒體表示,“誰也想不到我們如今能推進到這一步。”
本次任務最令人矚目的一點,是整個項目落地速度之快。
在 2025 年 9 月,NASA 才選定加泰利斯特公司,撥款 3000 萬美元(現匯率約合 2.04 億元人民幣)建造能抬升雨燕天文臺的航天器,距今不過九個月。如今,完工的鏈路號航天器搭載三條機械臂、三臺主霍爾推進器以及全套配套儀器,已封裝在飛馬座 XL 火箭內,固定在 L-1011“觀星者”載機機身下方,即將啓程前往南太平洋誇賈林環礁發射場。
“過去九個月裏,我們從零圖紙起步,造出瞭如今已整合至火箭、搭載在飛機上、整裝待發前往誇賈林發射場的航天器。”加泰利斯特太空公司鏈路號項目首席研究員基蘭 · 威爾遜在採訪中說道,“這樣的研發週期,在同類項目中史無前例。”
而這份堪稱“神速”的研發進度,恰恰是 NASA 拯救雨燕天文臺的關鍵。
雨燕天文臺(全名爲尼爾 · 蓋雷爾斯雨燕天文臺,爲紀念項目首任首席研究員命名)於 2004 年由 NASA 發射,整項任務耗資 2.5 億美元(現匯率約合 16.97 億元人民幣),用於全天搜尋伽馬射線暴以及宇宙中其他高能天體物理現象。它最初運行在距地球約 600 公里的軌道上,如同一位靜默哨兵,能以前所未有的速度快速調轉觀測鏡頭鎖定新目標。
“雨燕天文臺的設計初衷就是研究伽馬射線暴:這類轉瞬即逝的高能閃光,短短數秒釋放的能量,就遠超太陽一生釋放的總能量。”雨燕項目首席研究員布拉德 · 岑科週三向記者介紹,“在這一領域它成果斐然,現已探測到超過 2000 個伽馬射線暴源,最遠可追溯至可觀測宇宙的邊緣。”
岑科表示,正是依靠雨燕天文臺的觀測數據,科學家確鑿證實:我們身邊所有已知的重元素,包括你此刻佩戴首飾中閃閃發光的黃金、鉑金,全都誕生於這類宇宙劇烈爆炸事件。雨燕原本僅規劃了兩年在軌服役期,如今早已邁入第二個十年,設備狀態整體良好 —— 唯獨面臨不斷下墜的致命問題。
要知道,雨燕天文臺沒有任何推進器、整套推進系統一概缺失。多年來,太陽活動加劇帶來的空間天氣效應讓地球大氣層膨脹,對雨燕產生的大氣阻力遠超預期,不斷拉扯它偏離初始軌道。
去年,雨燕任務團隊發現這臺空間望遠鏡下墜速度比測算的更快。如果沒有救援任務介入,它將在今年夏末墜毀地球。
“普通航天器壽終墜落本無可厚非。”多馬加爾-戈德曼說,“但雨燕絕非普通航天器。它擁有獨一無二的天體觀測能力…… 這座‘敏捷天文臺’能快速掃過整片夜空,捕捉宇宙中轉瞬即逝的劇烈爆發現象。”
“所以我們這次下定決心,一定要救下它,它的價值無可替代。”他補充道。
想要靠加泰利斯特的鏈路號航天器完成救援,每一步都不能出錯。
這艘重 425 千克的航天器將於 6 月 27 日進入初始測試軌道,開展一系列設備自檢,確認三臺主發動機、16 臺姿態控制推進器、太陽能帆板、機械臂等核心系統全部運轉正常。
“我們會進行數週的在軌調試,完成後啓動變軌機動,逐步靠近雨燕天文臺。”威爾遜介紹。
鏈路號抵達雨燕軌道後,將開展一系列近距離軌道操作,完成對接,隨後耗時數月逐步將這座天文臺擡回原始運行軌道。岑科稱,若計劃順利推進,今年秋季雨燕就能恢復科學觀測工作。(自今年 2 月起,該望遠鏡已切換至低功耗模式,儘可能延緩軌道衰減。)
一旦鏈路號救援任務成功,雨燕天文臺有望再獲得至少五年在軌壽命。而鏈路號自身會與雨燕分離,受控再入大氣層,主動墜落地球,完成自身使命。
“整個任務充滿挑戰與風險。”威爾遜坦言,“不少投入更多資金、研發週期長得多的航天器,都曾因一些微不足道的小故障宣告失敗。”
很多簡單環節都可能出岔子。
威爾遜舉例,鏈路號的太陽能帆板有可能發生故障;此外,雨燕在軌運行二十餘年,外層防護隔熱毯可能脆如玻璃,一旦鏈路號機械臂夾持,極易碎裂。
除此之外還有太陽活動的隱患。當初正是太陽活動加劇,才讓雨燕陷入下墜危機,而這類活動至今仍在持續。事實上,倘若在鏈路號抵達之前爆發大規模太陽風暴,雨燕可能直接迎來報廢結局。
按現有測算,雨燕將在 10 月跌至 300 公里高度,一旦低於該高度,鏈路號將無力抵達實施救援。突如其來的太陽風暴會加速墜落進程,但 NASA 方面仍持樂觀態度。
“目前我們判斷,未來數月雨燕軌道高度仍足夠高,加泰利斯特團隊有充足機會完成交會、抬升作業。”岑科表示。
加泰利斯特公司十分看好未來航天器在軌維護、延壽服務的市場需求。本週,該公司完成 1200 萬美元(現匯率約合 8146.8 萬元人民幣)融資,用於研發性能更強的“紐帶號”航天器,計劃將衛星維護業務拓展至多軌道、多任務場景。
“過去十餘年間,我們已經十分擅長把航天器送入太空。”加泰利斯特戰略合作副總裁羅伯特 · 拉蒙塔涅說,“加泰利斯特的目標,就是終結這種‘發射即丟棄’的舊模式,開啓全新太空運維時代。”
紐帶號首次試飛任務預計 2027 年發射,目標是美國太空軍一顆名爲“雄雞號”的地球同步軌道衛星,該衛星運行在距地面 35786 公里的高空,軌道遠高於雨燕天文臺。紐帶一號任務將於明年搭乘阿麗亞娜 6 號火箭升空。
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