耗资3000万美元的救援任务彻底失败，雨燕天文台正在坠向地球
本文转载自公众号“环球科学”（id：huanqiukexue） 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丨NASA’s Goddard Space Flight Center Conceptual Image Lab 撰文：不周 审校：clefable 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丨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丨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
