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耗资3000万的救援彻底失败 雨燕天文台正坠向地球

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耗资3000万的救援彻底失败 雨燕天文台正坠向地球

来源:倍可亲(backchina.com)

  NASA的格雷尔斯雨燕天文台已绕地球运行超过20年,研究着不断变化的宇宙。图片来源:NASA’s Goddard Space Flight Center Conceptual Image Lab

  7月下旬,刚刚进入太空不到一个月的轨道提升器“链接”(LINK),突然变得有些不受控制。它本应稳定地调整朝向,却开始沿多个方向持续旋转,一度达到每秒约9度。与地面的通信也随之变得断断续续。工程师随后发现,LINK搭载的3只反作用轮中已有2只无法正常工作,部分冷气推进系统也出现故障。对于普通卫星来说,姿态失控已经足够麻烦,对LINK而言更是糟糕——它此行原本就是为了援救另一艘航天器。

  美国航空航天局(NASA)的格雷尔斯雨燕天文台(Neil Gehrels Swift Observatory,简称Swift)正缓慢坠向地球。按照原定计划,LINK需要追上Swift,先对这台空间望远镜进行近距离检查,再伸出3条机械臂抓住它,用推进器把它一点点推回更高的轨道。如今,还没有真正靠近目标,救援者自己却先陷入需要救援的境况。

  LINK航天器救援Swift天文台的艺术概念图。图片来源:NASA Goddard

  而Swift已经没有多少时间了。受到高层大气阻力影响,这台2004年发射的空间天文台正在持续失去轨道高度,预计将在2026年晚些时候再入大气层。为了赶在那之前挽救它,NASA在2025年与美国催化太空科技公司(Katalyst Space Technologies)签下一份价值3000万美元的合同,希望在不到一年的时间里造出轨道提升器LINK,为已经工作21年的雨燕天文台再争取几年时间。

  此后几周,工程师一度成功减慢LINK的旋转,任务似乎还有继续下去的希望。但8月19日,NASA最终宣布由于LINK持续存在姿态控制问题,将不再尝试捕获Swift,也不会执行原定的轨道抬升。一场原本为了给雨燕续命的太空救援,至此基本宣告失败。

  难以替代的雨燕

  NASA如此舍不得Swift,甚至不惜展开一次仓促而冒险的救援,与Swift独特的工作方式有关。20世纪90年代末,伽马射线暴是天文学家最难捕捉的目标之一。这种爆发可以在短时间内释放惊人的能量,却出现得毫无预兆,往往只会持续几秒甚至更短。卫星通常会首先探测到爆发,但等天文学家确定位置、通知其他望远镜,再把镜头转过去,最宝贵的观测阶段往往已经结束。

  2004年升空的Swift因此被设计得格外“敏捷”。它搭载着3台分工明确的望远镜。爆发警报望远镜(BAT)拥有很大的视场,负责不断巡视天空。一旦发现疑似伽马射线暴,航天器上的计算机会自动计算位置,随后整艘Swift迅速转向,再让X射线望远镜和紫外/光学望远镜对准同一个方向,继续追踪逐渐暗淡的余辉。从发现异常,到转身盯住现场,Swift往往只需要几十秒到一两分钟。“Swift”在英文中意为“迅捷”,也指飞行敏捷的雨燕。雨燕天文台这个名字也正源于这种迅速转身追赶目标的能力。

  当中子星碰撞时,一些碎片会以接近光速的粒子流喷射而出,产生短暂的伽马射线爆发。图片来源:NASA’s Goddard Space Flight Center/CI Lab

  雨燕的迅捷很快展现出价值。2005年5月,Swift首次及时捕捉到一次短伽马射线暴微弱的X射线余辉,为这类爆发来自中子星等致密天体的并合提供了关键证据。此后,它又参与跟踪2017年的中子星并合事件GW170817,以及2022年亮度打破纪录的伽马射线暴“BOAT”。原本只计划执行两年主要任务的Swift,就这样持续工作了21年,研究对象也早已从伽马射线暴扩展到黑洞、超新星和其他瞬变天体。

  更重要的是,这种“快速赶到现场”的能力至今仍难有替代。随着薇拉·鲁宾天文台等大规模巡天项目投入运行,天文学观测越来越擅长捕捉天空中突然出现的异常,同时也更需要其他望远镜立即跟进,判断那里究竟发生了什么。而雨燕几乎是目前唯一能够如此快速完成后续观测的设施。然而,在天文学家越来越需要它的时代,它偏偏要被迫退役了。

  意料之外的命运

  真正迫使Swift走向终点的并非仪器老化或能源耗尽,而是大气阻力。Swift运行在近地轨道,这里虽然已接近真空,却仍残留着极其稀薄的大气。航天器每绕地球飞行一圈,都会与这些粒子发生碰撞,损失一点点速度,轨道也随之缓慢下降。Swift自身又没有配备可用于维持轨道的推进系统,因此从2004年发射至今,它已经从最初约600千米的高度下降了两百多千米。而轨道越低,大气越稠密,它受到的阻力会越来越强,下降速度也随之加快。

  这场倒计时原本并没有这样紧迫。NASA在2023年11月曾为雨燕进行过轨道预测,不同模型给出的结果差异很大:有些认为Swift可能在几年内再入大气,也有模型认为它能够坚持到21世纪30年代。然而,随着2024年太阳进入活动极大期,而且比预期更加活跃。倒计时钟的齿轮突然被飞快拨动。

  图片来源:《环球科学》2026年6月刊“前沿”栏目《拯救太空望远镜》;制图:阿曼达·蒙塔涅兹(Amanda Montañez)

  增强的太阳活动会加热地球高层大气,使它向外膨胀,Swift遭遇的大气阻力也随之增加。到2025年1月,NASA的预测迅速收敛,几乎所有模型都指向同一个结果:如果不采取行动,Swift很可能在2026年再入大气层。原本或许还有数年的时间,突然只剩下一年多。

  为了尽可能撑到救援到来,2025年12月起,任务团队开始减少Swift的一部分科学观测,让航天器尽量保持阻力最小的姿态。到了2026年,三台望远镜也相继暂停工作。过去21年,Swift最重要的本领就是迅速转身追逐天空中转瞬即逝的爆发。如今,为了在轨道上多留几个月,它不得不停止转身,静待另一艘救援航天器的到来。

  一场豪赌式救援

  但这艘救援航天器本身,也在和时间进行一场前所未有的赛跑。2025年9月,NASA向催化太空科技公司提供3000万美元合同,要求它设计、制造、测试并发射一艘全新的机器人服务航天器。按照最初计划,从签约到发射只有约9个月。而这类航天任务通常都需要数年时间进行研发和测试,整个项目的时间从最初就极为紧张。

  更棘手的是,Swift诞生于20多年前,当时的工程师并没有考虑有一天会有机器人飞过来给它“续命”,因此航天器上既没有标准的服务接口,也没有预留抓取点。因此,LINK必须先飞到Swift附近,对它进行近距离拍摄,再决定3条机械臂究竟应该抓在哪里。

  LINK太阳能电池阵列展开,推进器首次点火。图片来源:Katalyst Space

  而抓住只是第一步,随后LINK还需带着比自己大得多的Swift缓慢抬升轨道。整个过程计划持续数月,任何意外的受力、姿态变化或者碰撞,都可能伤害这台仍然可以工作的天文台。这也是为什么NASA从一开始就把这次任务称为一次“高风险、高回报”的尝试。

  它赌的不仅仅是Swift剩下的几年寿命。长期以来,多数航天器从设计之初就没有考虑过维修:发射、工作,最后耗尽寿命,被废弃在轨道上,等待坠入大气层。哈勃空间望远镜(HST)曾依靠宇航员多次维修和升级,但这种方法成本高昂,也难以复制。

  LINK试图验证另一条路线。即使一颗老卫星从未为维修做好准备,机器人是否仍有办法主动靠近它、检查它、抓住它,甚至改变它的轨道?如果任务真能成功,未来能靠机器人维修“续命”的远不止于Swift。

  坠落倒计时

  7月3日,LINK搭乘美国诺斯罗普·格鲁曼公司(Northrop Grumman)的“飞马座XL”(Pegasus XL)火箭进入太空。最初的测试总体顺利,虽然早期出现过通信和反作用轮问题,但工程师很快通过软件更新恢复稳定控制。到7月中旬,NASA公布的消息仍然相当乐观:任务“按计划推进”,LINK距离真正追赶Swift只剩最后一轮测试。

  但不到两周,情况突然恶化。LINK失去稳定姿态,开始沿多个方向旋转,通信也变得断断续续。3只反作用轮中有2只无法正常工作,部分冷气推进系统也出现故障。工程师不得不暂停原本的救援计划,转而先抢救LINK本身,甚至动用原本负责轨道推进的电推进器来降低旋转速度。

  Link航天器于7月9日拍摄的图像,此时距其成功发射已过去数日。该航天器原计划将Swift天文台推升至更高轨道。图片来源:Katalyst Space Technologies

  抢救一度取得进展。到8月初,LINK的旋转速度已经明显下降,8月11日,新的飞行软件也成功帮它重新建立姿态控制,任务似乎还有继续下去的希望。然而仅仅8天后,NASA还是决定停止冒险。8月19日,NASA宣布LINK将不再尝试捕获Swift,也不会执行原定的轨道抬升。真正的救援,到这里正式结束。

  不过,救援失败并不意味着LINK已经毫无意义。NASA仍计划让它尝试与Swift进行交会和近距离操作,在不抓取对方的情况下,测试未来在轨服务所需要的导航、接近和操作能力。毕竟,这场任务从一开始就不仅是为了救Swift,也是在尝试给那些“一次性”老航天器寻找续命方式。这场技术实验还没有完全结束,但这些经验已经无法救回Swift。

  图片来源:NASA's Goddard Space Flight Center/Chris Smith

  如果接下来的测试顺利,LINK或许最终还是会来到Swift附近,只是它不会再伸出机械臂。Swift仍会一点点失去高度,最终在今年晚些时候坠入地球大气层。此前为了等待LINK,Swift已经暂停了大部分科学观测。接下来,NASA还需要寻找其他办法,填补它离开后留下的瞬变天文观测空缺。

  雨燕仍在下坠。

  参考链接:

  https://www.nasa.gov/news-release/nasa-updates-next-steps-for-commercial-swift-boost-mission

  https://science.nasa.gov/mission/swift/swift-boost-mission/

  https://en.wikipedia.org/wiki/Swift_boost_mission

  https://www.katalystspace.com/mission/link

  https://www.scientificamerican.com/article/nasa-calls-off-rescue-mission-for-its-falling-swift-space-telescope/

  https://www.science.org/content/article/nasa-abandons-orbit-boosting-rescue-mission-space-observatory

  https://www.nytimes.com/2026/08/19/science/nasa-swift-telescope-failed-rescue.html

  https://www.reuters.com/science/nasa-katalyst-call-off-swift-rescue-mission-over-issues-with-rescue-craft-space-2026-08-19/

  https://apnews.com/article/swift-telescope-nasa-satellite-rescue-800bfbe5aaba5fec9aadd20bdcc138a5

  https://arstechnica.com/space/2026/08/nasa-calls-off-mission-to-rescue-swift-gamma-ray-observatory/

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