
7月3日,美国宇航局执行了一次重要任务。他们将一台机器人服务航天器发射升空,展开人类历史上前所未有的太空救援任务。
如果能够成功,美国不仅会创造历史,更将打开一扇全新的大门,让未来更多难度极高的任务,走向现实。
美国宇航局要拯救的,是尼尔·格雷尔斯雨燕天文台,由美国、英国以及意大利共同研制。其重量约为1500千克,运行于高度约600公里的近圆形轨道,主要任务是观测宇宙中的极端辐射事件,比如伽马射线暴、超新星爆发等。
2004年,德尔塔Ⅱ型火箭在美国佛罗里达州的卡纳维拉尔角发射升空,将雨燕天文台送入预定轨道。算下来,雨燕天文台在太空中已经运行了近22年。
22年来,雨燕天文台收集到了大量的数据,比如多个关键伽马射线暴事件,以及来自128亿年前的宇宙早期爆发信号。它还积极参与国际合作项目,比如我国的慧眼卫星。
虽然走过了二十几个年头,雨燕天文台却老当益壮,性能相当优异。最先给它带来巨大危机的,反而是地球大气。
很多人都把太空称为真空环境,但其实地球周围轨道还是有稀薄大气的。这就会给航天器带来微小的阻力,降低其速度。而根据圆周运动规律,速度降低会导致公转半径缩小,于是雨燕天文台就会渐渐降轨。
经过22年的时间,它的轨道已经降到了危险的边缘。如果再不干预,它就要再入大气层,届时将直接焚毁。
尤其是最近两年,太阳进入到活跃期,高能粒子持续侵袭地球。这会导致地球高层大气密度提升,给雨燕天文台带来更大阻力,降轨更加明显。
如今,它的轨道高度仅剩300公里,比当初缩小了一半。
为了延长雨燕天文台的寿命,美国宇航局想了不少办法。比如今年年初,科研人员先后关闭了它的紫外/光学望远镜、X射线望远镜以及爆发警示望远镜等设备。尤其是最后这个载荷,工作起来“不要命”,发现到宇宙极端事件后就引导整颗卫星转向目标,导致迎风面积更大,加速坠落。
另外在平时,科研人员也会调整它的姿态,从而将迎风面积从19.6平方米大幅缩小到6.6平方米,只有原来的1/3。
问题在于,这也只能延缓它的坠毁,无法拯救它。
按照通常的情况,当一个航天器轨道自然衰减时,其科学载荷普遍也都老化了,那么任由它重返大气层就是了。但美国宇航局发现,雨燕天文台的科学载荷都还运行得相当好,就这么放弃,实在太可惜了。
因此,早在2025年9月,美国宇航局就和一家商业航天公司签署价值3000万美元的协议,授权后者研发一款名为“连接”的机器人服务航天器,专门用于发射到太空之中,将卫星硬生生抬回原工作轨道。
说起来,将这款机器人送上太空的火箭,也不是一般角色,叫飞马座XL空射火箭。顾名思义,它不是像常规火箭一样从地面点火升空,而是从空中发射。
7月3日,诺斯罗普 · 格鲁曼公司由Stargazer改装L-1011飞机捆绑着火箭起飞,在大约1.2万米的高空释放火箭。随后火箭点火,突破大气层,将机器人送入预定轨道。
美国宇航局之所以选择由这款火箭来执行本次任务,主要是为了更灵活地优化轨道倾角,从而帮助机器人更简便地靠近卫星并完成任务。
虽然已经升空多日,但距离“连接”机器人正式启动抬升任务,还差得远。它需要率先完成自检,包括3台霍尔效应推进器和3条机械臂等设备的运行情况,以及导航系统、交会近距操作传感器的稳定性。
完成自检之后,“连接”机器人就会通过2片6米长的太阳翼进行供电,从而调整轨道靠近雨燕天文台。
靠近之后还不算完,机器人还需要进行绕飞观测,对天文台展开“全面体检”。最后才会启动机械臂,捕获天文台,随后利用自身动力,在接下来几个月的时间里,将雨燕天文台送回600公里的高度,任务全部结束。
可以看到,这个任务周期是相当漫长的。根据美国宇航局的推测,如果不及时拯救,雨燕天文台11月时轨道高度就可能低于300公里,届时拯救的难度将大幅上升。因此对“连接”机器人来说,剩下的时间确实不多了。
但不管怎么说,这次任务的发射成功,算是开了个好头。接下来的机器人在轨自检及后续抬升轨道任务,都值得期待。
要知道,美国宇航局对这款机器人的期待,远不止这一次任务。在未来,还有大量的卫星等着它的兄弟姐妹们拯救。
远了不说,著名的哈勃太空望远镜,目前也面临着轨道不断降低的风险。尽管马斯克曾表态,愿意利用龙飞船进行改装,帮助抬升望远镜,但美国宇航局并未推动这个项目。
或许马斯克的方案过于昂贵,是劝退美国宇航局的关键。如果“连接”机器人拯救雨燕天文台的项目成功,未来或将用于拯救哈勃望远镜。
包括美国宇航局即将发射的罗曼太空望远镜,甚至早就设计了机械臂捕获接口,为日后的维护升级做好了准备。
回想当年,哈勃望远镜的维护需要宇航员乘坐航天飞机进行,甚至是冒着生命危险执行任务。有了机器人,将不用再面临类似风险。
除了太空望远镜,美国的军用航天器也将可以利用类似的机器人进行在轨服务,延长寿命。
可以说,本次测试为航天探索打开了全新大门。人类早就设想利用机器人执行太空任务,如今随着相关技术的成熟,这个场景终于走进现实。
如果“连接”机器人本次任务取得圆满成功,那么人类的航天工程,将会开辟一条全新的道路,通往更多种可能。让我们共同期待。
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