航天器即将坠毁,NASA能否成功实施太空救援?
Swift空间天文台若救援成功,或将为哈勃空间望远镜延寿提供可行方案
图中为LINK航天器在NASA戈达德太空飞行中心开展测试,该飞行器计划最早于6月27日发射,执行卫星救援任务。(图源:NASA)
这项任务风险极高、前所未有:抢救一台老化的NASA卫星,使其免于坠入大气层焚毁。本次救援计划最快于本周启动,一旦顺利完成,将为其他空间天文台的延寿工作开辟道路,甚至有望用于延长哈勃空间望远镜的服役年限。
本次任务目标是抬升Neil Gehrels Swift 观测卫星的轨道。该天文卫星2004年发射升空,至今仍在持续捕捉宇宙爆发事件的珍贵观测数据。工程师将发射一艘小型航天器,抵近斯威夫特卫星后伸出机械臂将其捕获,把轨道整体抬升约200公里。抬升后的轨道高度足以抵消大气阻力,避免卫星在今年年底坠落地球。
倘若任务圆满成功,这将是人类首次利用机器人航天器运载科学卫星抬升轨道、延长服役寿命。英国布罗姆利航天史学者乔纳森·麦克道尔表示:“这次任务可以说是哈勃以及未来同类航天器延寿方案的概念验证。”
太空拖船:轨道抬升的先例
虽然针对科学卫星的机器人救援尚无先例,但载人空间站早已实施过轨道抬升操作,例如对接小型飞船后启动推进器抬升轨道。1993至2009年间,宇航员五次搭乘航天飞机维修哈勃,期间也曾抬升其轨道。不过绝大多数卫星都会随轨道持续衰减,最终坠落地球。
若不是NASA及时发现Swift卫星坠落速度远超预期并启动救援预案,它原本今年早些时候就会坠毁。当前太阳正处在11年活动周期的峰值,太阳风暴冲击地球,导致地球大气轻微膨胀,大幅增加了卫星受到的大气阻力。斯威夫特初始轨道高度600公里,如今仅距地表370公里。
尽管服役多年,斯威夫特依旧承担着关键观测任务:捕捉高能宇宙爆发并同步通知其他天文台跟进观测。它取得了诸多重大成果,包括解析神秘伽马射线暴、观测超大质量黑洞。今年2月,为筹备轨道抬升任务,NASA暂时关停卫星,它最后观测的科学目标是一类亮度极高的星系核心——耀变体。
基于它不可替代的科研价值,NASA决定放手一搏,开展这场孤注一掷的救援行动。华盛顿总部NASA天体物理主管肖恩·多马加尔-戈德曼表示:“这一次,我们要尽力保住这台设备。”
NASA向亚利桑那州弗拉格斯塔夫的卡塔利斯特航天技术公司拨付3000万美元,用于实施斯威夫特卫星抬升任务。最快6月27日,一枚火箭将从马绍尔群岛夸贾林环礁发射,搭载块状小型航天器LINK升空,LINK需要数周时间航行至斯威夫特卫星附近。
完成精密轨道机动后,LINK将伸出最多三根捕获机械臂,与观测站完成对接。随后它会启动引擎,耗时一到两个月,将自身与斯威夫特一同抬升至约600公里轨道。负责斯威夫特任务运营的宾夕法尼亚州立大学天文学家约翰·努塞克称,最好情况下,卫星在今年年底前就能恢复科学观测。
终极考验:哈勃望远镜能否复制延寿方案
多马加尔-戈德曼表示,如果本次救援顺利落地,NASA会依据各空间望远镜的科研价值与运营成本,评估是否为其他设备抬升轨道,哈勃望远镜是最受关注的候选,但难度极大。首先,哈勃体积远大于斯威夫特,需要更大的对接飞行器,消耗巨量推进剂,成本高昂;其次,哈勃每年运营费用高达9800万美元,而斯威夫特仅600万美元,长期维护需要NASA承担巨额开销。
哈勃1990年发射,当前轨道高度约470公里。现有测算显示,其轨道最早可能在2031年衰减至解体坠毁。NASA现任局长贾里德·艾萨克曼在上任前曾提出自费安排私人航天员任务抬升哈勃轨道,执掌航天局后,他并未再推进该构想。
得克萨斯州莱斯大学天体物理学家梅根·赖特认为,哈勃运行状态良好,能够完成其他望远镜无法实现的独特观测,延长其服役年限意义重大。“如果斯威夫特抬升任务取得成功,就能直观证明该方案具备可行性,也能为哈勃延寿计划提供有力支撑。”
而NASA另一台旗舰空间望远镜——詹姆斯·韦伯空间望远镜部署在深空日地拉格朗日点,不环绕地球运行,因此不会像斯威夫特、哈勃那样面临坠落风险。
doi: http://t.cn/AXSaNo6p
By Alexandra Witze from Nature 2026-6-22
