
美国航空航天局救援“雨燕”空间望远镜的行动股票杠杆100倍,出现了大问题。8月7日,美国Space网站介绍,美国NASA委托诺斯罗普格鲁曼公司发射的LINK救援卫星,在前往拯救“雨燕”的路上,自己也发生了故障。

(美国Space网站的报道)

(测试中的LINK卫星)
需要拯救的“雨燕”是一台专门捕捉伽马射线暴的空间望远镜,其于2004年发射,目前的轨道正在慢慢往下掉。如果不救,再过几个月就会坠入大气层烧毁。NASA给了卡塔利斯特公司大约3000万美元,让他们在不到一年的时间里造出一颗救援航天器,原计划是该航天器用机械臂抓住“雨燕”,再用电力推进把它推到更高的安全轨道上去。
然而LINK入轨之后,出现了多轴翻滚,自转速度一度达到每秒9度,在天上乱转,地面跟它通信都时断时续,最糟糕的时候失联超过了24小时。更麻烦的是,它身上三个反作用轮坏了两个。反作用轮是航天器用来调整姿态的关键部件。冷气推进系统也部分失效了。这颗本来要去救别人的卫星,自己先失去了稳定的姿态控制能力。
LINK的供电正常,通信正常,电力推进系统正常,机械臂和近距离导航传感器也都正常。真正出问题的,是姿态控制系统。剩下的一个反作用轮加上部分冷气推进器,再加上电力推进的矢量控制,构成了一个降级版的姿态控制系统。

(LINK采用空中平台发射)
目前,卡塔利斯特的技术团队,已经成功让开卫星的一台霍尔电力推进器连续点火,把自转速度从每秒9度降到了每秒1.47度,只用了不到100克的推进剂。目前LINK正在等待地面上传新的姿态控制软件,试图用剩下的那个反作用轮加上电力推进,重建稳定的三轴姿态控制。原定与“雨燕”的交会时间已经推迟到了8月底。
既然发生了这样的故障,LINK还有可能去救“雨燕”吗?有可能,但难度已经大幅上升了。原本的设计是用三个反作用轮做毫弧度级的精确指向,然后用冷气推进做平移微调,最后用机械臂抓住“雨燕”。
现在姿态控制的精度下降了,意味着在接近“雨燕”的过程中,容错空间变小了。而且电力推进本来是要用来做最后的轨道抬升的,现在有一部分燃料已经用在自救上了,虽然只烧了不到100克,但总储备也就60千克左右,后续的轨道抬升预算肯定比原来紧张。
但如果LINK不能在接下来的几周内完成软件恢复和相位机动,“雨燕”的轨道可能会降到300千米以下,到时候就算LINK飞到了它旁边,电力推进产生的微小推力也可能不足以克服大气阻力,把组合体推上更高的轨道。
原来的计划是把“雨燕”从大约320千米的高度推回600千米,让它再稳定运行五年以上。现在只能期望抬升到350到400千米,换来几个月到一两年的延寿。如果连抓都抓不住,那就只能做一次近距离巡检,验证商业航天器接近非合作目标的能力。

(“雨燕”空间望远镜)
为什么会出现这样的故障?卡塔利斯特给出的初步解释是,失联超过24小时后,星上的故障保护逻辑执行了一次硬重启,也就是直接断电再上电。这个过程导致了热冲击,把反作用轮上游的驱动电路烧毁了。但这个解释只说明了故障是怎么扩大的,并没有说明故障最初是怎么触发的,也就是LINK为什么会开始翻滚。
目前业界倾向于认为,这可能是一个软件问题。因为在此前的调试阶段,LINK已经出现过一次反作用轮异常,当时是通过上传软件补丁压下去的。如果那次补丁只是掩盖了症状而没有根治病因,那么在后续某个工况下,问题再次爆发并引发连锁反应,是完全合理的。
这也符合近十年来航天领域的一个趋势:宇航级的电子元器件经过严格的筛选和加固,单体缺陷率已经非常低了。反而是软件系统的故障案例越来越多。
传统的航天项目讲究万无一失。但商业航天的节奏完全不同,尤其是马斯克推广的快速迭代理念,把一部分验证工作从地面搬到了天上。这种模式在可回收火箭和批量生产的卫星上是有效的,因为炸一颗可以马上再造一颗。但对于LINK这种单颗、不可再生、有明确外部时间窗口的任务来说,原本没有什么迭代可言,马斯克的思路未必适用。

(顺利对接的这一幕已经不可能实现了)
如果LINK最终只能给“雨燕”延寿几个月,甚至只是飞过去看了一眼没抓住,这次任务算不算失败?这就要看NASA怎么定义成功。在科学账本上,如果“雨燕”只延寿了几天或几个月,那算是打折交付。
但在技术账本上股票杠杆100倍,只要LINK完成了从翻滚中恢复、飞抵“雨燕”附近、执行了接近或接触动作,就已经为商业在轨服务积累了真实飞行数据。这些数据的价值,远远超过“雨燕”多活那几个月。
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