不可能完成的任務？一臺太空望遠鏡正在墜落，看 NASA 如何大膽營救

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翻譯：劉海牧

校對：王茸

審閱：繆征一

美編：張榮娜

后臺：李子琦

https://www.space.com/space-exploration/launches-spacecraft/no-one-thought-it-was-going-to-be-possible-a-space-telescope-is-falling-out-of-space-this-is-nasas-daring-plan-to-save-it

美國國家航空航天局（NASA）的尼爾·格雷爾斯·雨燕天文臺正逐漸偏離軌道墜落。NASA已制定一項大膽的計劃，利用由Katalyst Space公司建造的航天器對其進行拯救。

圖源：NASA

20多年來， NASA的“雨燕”太空天文臺一直在軌道上開展豐富的科學研究，尋找宇宙中最劇烈爆炸——伽馬射線暴的跡象。如今，隨著軌道逐漸偏離，它正向地球墜落，注定將在今年年底前在一場烈火中消亡。

但情況或許還有轉機。

NASA正在籌劃一項大膽的救援任務——“雨燕推進”（Swift Boost）任務，這在人類航天史上尚屬首次。該計劃要求由亞利桑那州Katalyst Space公司建造的一艘未經測試的航天器，與“雨燕”天文臺進行交會對接并對其軌道進行提升，而該天文臺在設計之初完全沒有考慮過對接功能。這一切都必須在天文臺墜回地球之前完成。

如果一切順利，Katalyst公司的空間拖船（名為“Link”）將把”雨燕”天文臺提升到更高、更安全的軌道，從而為這臺老舊空間望遠鏡的任務延長數年壽命。發射已正式定于6月27日，屆時“Link”將搭乘最后一枚飛馬座XL（Pegasus XL）火箭升空，這是一款由Northrop Grumman公司建造的火箭。

“坦率地說，我必須承認：此前沒有人認為這會成為可能，沒有人想到我們能走到今天這一步。” NASA天體物理學部門主管肖恩·多馬加爾-戈德曼（Shawn Domagal-Goldman）在6月17日接受記者采訪時表示。

最引人注目的是，這項任務成型并籌備完畢的速度之快。

在這張藝術概念圖中展示的，是正繞地球運行并探索瞬息萬變宇宙的NASA“雨燕”太空天文臺。這臺于2004年發射升空的太空望遠鏡如今正不斷墜離軌道，其在軌服役的時光已屈指可數。

圖源：NASA 戈達德航天飛行中心概念圖像實驗室

就在2025年9月， NASA選中了Katalyst公司，在3000萬美元的預算內建造一艘能夠提升雨燕軌道的航天器。那是九個月前。而現在，這艘完工的“Link”航天器，配備了三個機械臂、三個霍爾主推力器以及一套其他儀器，已經裝載在飛馬座XL火箭上，并固定在L-1011“觀星者號”載機腹部，準備前往位于南太平洋瓜加林環礁的發射場。

“在過去的九個月里，我們經歷了一張白紙到最終成型的全過程。現在，這艘航天器已經與飛機上的火箭完成組裝，正整裝待發前往瓜加林準備發射。對于該項目而言，這絕對是一個前所未有的研發周期。”Katalyst Space公司“Link”項目首席研究員基蘭·威爾遜（Kieran Wilson）表示。

然而， NASA想要成功拯救“雨燕”（Swift）太空天文臺，這種“迅速”（swift）的任務可以說是至關重要的。（注：swift既是這個太空天文臺的名字，同時也有迅速的意思）

6月8日，Katalyst Space 公司的“Link”航天器在弗吉尼亞州的 Wallops 飛行基地等待封裝入Northrop Grumman公司的飛馬座XL火箭中。

圖源：NASA/Ron Beard

2004年，“雨燕”（全稱為尼爾·格雷爾斯·雨燕天文臺，以其已故首席研究員的名字命名）發射升空，執行一項預算達2.5億美元的任務，旨在觀測天空中宇宙內部的伽馬射線暴及其他高能天體物理現象。在距離地球約600公里的初始軌道上，它宛如一個靜默的哨兵，隨時準備以空前的速度快速轉向并鎖定新目標。

“‘雨燕’旨在研究伽馬射線暴，這種短促的高能閃光在短短幾秒鐘內釋放的能量，比太陽一生釋放的還要多，在這方面它取得了巨大成功，已經探測到了2000多個此類源頭，其觸角一直延伸到可觀測宇宙的邊緣。”該項目首席研究員布拉德·森科（Brad Cenko）告訴記者。

森科表示，正是得益于“雨燕”的觀測，科學家們才得以確鑿無疑地證實，我們所知的重元素，包括你現在身上佩戴的首飾中閃閃發光的黃金和鉑金，都是由這些宇宙中的劇烈爆炸事件鍛造而成的。原本預計只能在軌道上運行兩年，而如今它已平穩走過第二個十年，且依然處于良好的健康狀態。當然，除了正在“逐漸偏離軌道墜落”這部分。

要知道，“雨燕”自身并沒有配備推進器或任何形式的動力系統。而這些年來，太陽活動的加劇使得地球大氣層發生膨脹，從而對“雨燕”產生了超出預期的阻力，導致其不斷從初始軌道向下跌落。

去年，項目團隊意識到這臺太空望遠鏡的墜落速度超出了預期。如果不實施救援任務，它將在今年夏天結束前墜毀在地球上。

“如果是一顆普通的衛星偏離軌道墜落，那倒也無妨，但這絕非普通的航天器。這是一臺在天體物理學領域擁有獨特觀測能力的天文臺……它動作敏捷，能夠劃過夜空快速轉向，去搜尋那些在黑夜中爆發的宇宙奇觀。”多馬加爾-戈德曼表示。

“因此我們決定，是的，這次我們一定要去拯救它，正是因為它的特殊性。”他補充道。

藝術效果圖：在軌道提升任務中，Katalyst Space公司的“Link”航天器正在接近并捕捉“雨燕”太空天文臺。

圖源：Katalyst Space Technologies

要想成功拯救“雨燕”，這艘“Link”航天器必須保證每一個環節都萬無一失。

這艘重達425公斤的航天器將于6月27日發射進入初始測試軌道，并進行一系列檢查，以確保其基礎系統（三個主發動機、16個反推力控制器、太陽能電池陣列以及機械臂）均運行正常。

“我們將進行為期數周的試運行，之后就會開始調整姿態和軌道，以便接近‘雨燕’。”威爾遜表示。

一旦“Link”進入“雨燕”的軌道，它將執行一系列近距離操作并進行對接，隨后在幾個月的時間里將這臺太空天文臺提升回初始軌道。森科表示，如果一切按計劃順利進行，“雨燕”最快有望在今年秋季恢復科研工作。（自今年2月以來，該望遠鏡一直處于低功耗模式，以盡可能減緩軌道衰減速度。）

如果“Link”任務成功，“雨燕”在太空中的壽命有望再延長五年或更久。與此同時，“Link”則將與天文臺分離，并主動離軌墜回地球，以這種方式宣告自身任務的結束。

“這一切都充滿挑戰且風險巨大，許多航天器研發周期更長、資金投入也更多，卻因為一些極其普通的原因而宣告失敗。”威爾遜表示。

許多看似微不足道的細節，都可能導致滿盤皆輸。

威爾遜舉例說，比如“Link”上的太陽能電池陣列可能會發生故障。他還補充道，“雨燕”已經在軌道上運行了太久，其表面的保護性隔熱毯可能已經像玻璃一樣脆弱，一旦“Link”的機械臂抓取時，就可能會發生碎裂。

4月15日，Katalyst Space公司的工程師們正在對“Link”航天器進行固定，隨后它被送入Goddard 航天飛行中心的振動試驗艙中。

圖源：Scott Wiessinger

再者就是太陽的隱患。正是由于太陽活動的加劇，才讓“雨燕”陷入了如今的險境，而這種活動目前仍在持續。事實上，如果太陽在“Link”趕到之前爆發一場重大的太陽風暴，那么”雨燕”恐怕距離在劫難逃也就僅剩一步之遙了。

按照目前的軌跡，“雨燕”預計將在10月前跌落至300公里以下的低軌道。一旦到了那個地步，其高度對于“Link”來說可能就太低了，難以實施救援。一場突如其來的太陽風暴也可能會加速這一墜落進程，但NASA依然抱有希望。

“就目前而言，我們認為‘雨燕’在未來幾個月內仍將保持足夠高的軌道高度，這讓Katalyst Space的團隊有極大的機會去捕捉它并幫我們提升軌道。”森科表示。

Katalyst Space正是將賭注押在了未來航天器在軌服務和壽命延長的市場需求上。本周，該公司成功籌集了1200萬美元的資金，用于研發一款功能更強大的航天器，命名為“Nexus”。該公司計劃利用該航天器“將衛星服務拓展至多軌道、多任務的在軌作業”。

“在過去十年左右的時間里，我們已經非常擅長向太空發射航天器，Katalyst 的出現，正是為了徹底告別那種‘一次性使用’的舊模式，并開啟一個全新的時代。”Katalyst 負責戰略合作伙伴關系的副總裁羅伯特·拉蒙塔涅表示。

“Nexus”任務的首次測試飛行最快有望于2027年發射。其目標是一顆名為“Rooster”（公雞）的美國太空軍衛星，該衛星位于地球上方35,786公里（22,236英里）的地球靜止軌道上，其高度遠高于“雨燕”太空天文臺。這項名為”Nexus-1”的任務將于明年搭乘“阿里安6號”（Ariane 6）火箭發射升空。

責任編輯：楊宜修

牧夫新媒體編輯部

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