人类首次商业在轨救援倒计时,拯救20年前的太空天文台任务
20多年来,NASA的“雨燕”(Swift)太空天文台一直在轨道上开展丰富的科学研究,寻找宇宙中最剧烈爆炸——伽马射线暴的迹象。如今,随着轨道逐渐偏离,它正向地球坠落,注定将在今年年底前在一场烈火中消亡。但,或许还有转机。
NASA正在筹划一项大胆的救援任务——“雨燕推进”(Swift Boost)任务,这在人类航天史上属于首次。该计划要求由亚利桑那州Katalyst Space公司建造的一艘未经测试的航天器,与雨燕天文台进行交会对接并对其轨道进行提升(“太空拖船”方式),而该天文台在设计之初完全没有考虑过对接功能,这一切都必须在天文台坠回地球之前完成。
01伽马射线暴猎手的黄昏雨燕望远镜原名Swift,在2017年,美国著名的天体物理学家、“雨燕”项目最初的首席科学家尼尔·格雷尔斯(Neil Gehrels)因癌症去世后,NASA为了表彰他对高能天体物理学、特别是对伽马射线暴(GRB)研究作出的开创性、奠基性的杰出贡献,2018年正式决定将“雨燕”太空望远镜更名为“尼尔·格雷尔斯雨燕天文台”(Neil Gehrels Swift Observatory)。
而雨燕的名字则源自它那令人惊叹的机动能力——它能像雨燕这种飞行迅捷的鸟类一样,在短短几十秒内调整姿态,指向宇宙中任何突然爆发高能射线的方向。在过去20多年里,它发现了超过2000个伽马射线暴。这些来自宇宙边缘的短暂闪光,是恒星死亡、黑洞吞噬物质时释放的剧烈能量,其几秒钟释放的能量甚至超过太阳一生的总和。雨燕的科学产出是革命性的,不仅帮助科学家绘制了高能宇宙的动态图景,更通过观测中子星并合事件,证实了宇宙中金、铂等重元素的起源。原本设计寿命仅为两年,却凭借卓越的工程质量和多次延寿,硬是将服役期拉长到了第二个10年。然而,机械的寿命可以延长,物理定律却无法违背。
雨燕身上并没有安装任何推进系统或姿态控制发动机,随着第25个太阳活动周期进入高峰期,太阳活动的剧烈增加导致地球大气层受热膨胀,高层大气的密度远超预期,阻力大增。根据轨道测算,雨燕的轨道高度正在以惊人的速度下降。
02商业新锐的挑战这个任务的难点在于时间。留给科学家们的时间窗口极短,而传统的航天器研发周期动辄数年,显然来不及。正是在这种“不可能”的背景下,商业航天的灵活性被推到了前台。2025年9月, NASA选中了Katalyst Space公司,要求其在3000万美元的预算内建造一艘能够提升雨燕轨道的航天器。
现在,这艘完工的“Link”(名为“连接”)航天器,配备了三个机械臂、三个霍尔主推力器以及一套其他仪器,已经装载在飞马座XL火箭上,并固定在L-1011“观星者号”载机腹部,准备前往位于南太平洋瓜加林环礁的发射场。“在过去的九个月里,我们从零开始,如今这艘航天器已经集成在飞机搭载的火箭上,随时准备飞往瓜加林环礁。”Katalyst的首席研究员基兰·威尔逊(Kieran Wilson)的话语中透着难以置信的成就感。传统的大型航天项目往往伴随着冗长的审批、层层的分包和成本的失控,而Katalyst这种“小、快、灵”的模式,代表了太空经济正在发生的深刻变革——即从“一次性消耗”向“在轨服务与维护”的循环经济转型。按计划,发射后,Link需要1~2周的时间追上雨燕。在接近过程中,Link将从不同角度拍摄目标卫星的照片,确认这颗老旧的卫星是否受到碎片或微陨石的损伤,并制定对接方案。
之后Link将利用其三个机械臂抓住雨燕,再用一个半月的时间缓慢的将其轨道重新推高到600公里,然后松开机械臂完成任务。如果Link任务成功,雨燕最快有望在今年秋季恢复科研工作(自今年2月以来,该望远镜一直处于低功耗模式,以尽可能减缓轨道衰减速度)。同时,雨燕在太空中的寿命有望再延长五年或更久。