华盛顿——3月11日,一架猎鹰9号发射了美国国家航空航天局的两项科学任务,将探索红外宇宙并研究太阳风。
美国东部时间晚上11点10分,SpaceX猎鹰9号从加利福尼亚州范登堡太空部队基地发射升空。它将宇宙历史光谱光度计、再电离时代和冰探测器(SPHEREx)航天器以及统一日冕和日光层(PUNCH)任务的北极仪的四颗卫星送入太阳同步轨道。该机构表示,所有五艘航天器在发射后都与控制器保持联系,并按预期运行。
美国国家航空航天局选择同时发射SPHEREx和PUNCH,利用最初为SPHEREx采购的猎鹰9号的多余容量,因为这两个任务都要进入类似的轨道。这是美国国家航空航天局利用拼车发射机会的一部分。
美国国家航空航天局负责科学的代理副局长Mark Clampin在3月7日的发射前简报会上表示:“这是我们经营方式的真正变化。”。“我们可以通过同时发射两个有效载荷来最大限度地提高发射效率。”
“我们太空探索技术公司是拼车的忠实粉丝,”太空探索技术有限公司美国国家航空航天局科学任务主任Julianna Scheiman说。虽然该公司已经执行了许多商业拼车任务,但这是美国国家航空航天局发射服务计划的第一次。她指出,太空探索技术公司计划在今年晚些时候再发射两次美国国家航空航天局的拼车服务,即IMAP和TRACERS太阳物理学任务。
SPHEREx和PUNCH的发射被推迟了近两周,主要是因为发射处理问题。“我们遇到了一系列整合问题,”Scheiman说。这包括称为阻抗失配组件的设备的问题,以缓解需要新紧固件的发射环境。她说,这导致了“更大比例”的延误。
当航天器被封装在有效载荷整流罩中时,技术人员发现飞行中分离整流罩的气动系统存在泄漏。这需要在重新安装之前拆除有效载荷整流罩以修复泄漏。天气也推迟了将封装的有效载荷从有效载荷处理设施运输到发射台的时间。
她说,另一个问题是“高优先级的靶场作业”,这要求SpaceX暂停发射准备。这显然是指3月7日早些时候降落在范登堡的X-37B航天飞机。
在发射前简报会之后,又出现了额外的延误。美国国家航空航天局和太空探索技术公司取消了3月8日的发射尝试,因为猎鹰9号出现了一个未指明的问题,而3月10日的发射因天气恶劣和SPHEREx的“地面数据流问题”在升空前不到一小时就被取消了。
SPHEREx是美国国家航空航天局的一项中型探索者级任务,总成本为4.88亿美元,将进行全天红外光谱调查。它将使用直径为20厘米的广角望远镜,在0.75至5微米的102个波段对天空进行成像。该航天器将能够在六个月内完成对整个天空的单次扫描。
加州理工学院该任务的首席研究员Jaime Bock在1月份的一次关于该任务的简报会上说:“尽管SPHEREx使用了一台小型望远镜,但它以一种新的方式观察宇宙。”。“这种新能力使我们能够解决天文学中一些最引人注目的问题。”
这些问题分为三个关键主题:研究早期宇宙,包括大爆炸后宇宙膨胀的时代;宇宙历史中星系的形成和演化;以及银河系中水和有机物质的测量。
美国国家航空航天局天体物理部代理主任Shawn Domagal-Goldman在1月份的简报会上说:“SPHEREx将要取得的发现,将回答一个基本问题:我们是如何到达这里的?”。
这艘502公斤重的航天器是由BAE系统公司建造的,该公司还开发了该任务的核心望远镜。BAE系统公司SPHEREx项目经理布莱恩·普拉曼在接受采访时表示,该望远镜是一种全铝“自由光学”设计。这种设计是由任务要求驱动的,即具有广阔的视野,在低温下运行,同时符合有限的预算。
他说:“我们从BAE的许多不同的遗产项目中提取了类似的仪器设计,没有一个完全像SPHEREx望远镜,所以我们能够将它使用的一些设计组件拼凑在一起。”。
BAE系统公司副总裁兼民用航天总经理Alberto Conti表示:“这是一次探索者任务,所以你必须在预算范围内找到新的方法来提取尽可能多的科学”。“因此,一种非常轻便的新设计望远镜是有保证的。”
SPHEREx具有独特的外观,这要归功于三个同心锥体,即光子屏蔽,它们被设计用来保护望远镜和仪器免受太阳的照射。普拉曼说:“这是一个被动式低温望远镜。它的核心没有制冷机。”。虽然设计看起来很简单,但他说,任务必须努力减少质量,同时能够承受发射的严酷考验,同时尽量减少可能降低其热性能的锥体污染。
发射的次要有效载荷是PUNCH,这是一项耗资1.5亿美元的小型探索者任务,飞行了四颗64公斤重的卫星。其中三颗卫星搭载了广角成像仪来观测太阳,而第四颗卫星则搭载了窄场成像仪。
美国国家航空航天局太阳物理学部主任乔·韦斯特莱克在2月25日的一次简报会上说:“PUNCH填补了太阳外层大气、日冕和地球之间的科学难题。”。
这四个航天器将协同工作,使用不同的偏振滤光片和非偏振图像拍摄太阳图像。科学家们将利用这些图像构建日冕的三维地图,研究日冕如何转变为太阳风,以及来自太阳的日冕物质抛射(CME)等事件的影响,这些事件可能会在地球上产生空间天气事件。
美国国家航空航天局戈达德太空飞行中心的PUNCH任务科学家Nicholeen Viall在那次简报会上说:“PUNCH科学家希望更好地了解从太阳到日冕再到太阳系内部的整个太阳系,以及这种物质如何影响地球。”。
她指出,PUNCH不仅能够观测到其他任务可以观测到的大型日冕物质抛射,而且能够观测到较小的日冕物质抛射。“太阳从不安静,”她说。“它不断地发生小爆炸。所以,即使没有大的太空天气事件,即使没有大规模的日冕物质抛射,也仍然有小事件不断地轰炸我们的地球。PUNCH是第一个具有能够看到日常太空天气的灵敏度和分辨率的仪器。”
PUNCH是美国国家航空航天局太阳物理航天器舰队的一部分,该舰队将很快变得更大。Westlake指出,虽然参与SPHEREx/PUNCH发射的大多数人将在发射后返回家中,但他的工作人员将留在范登堡。另一项太阳物理学任务,即研究极光的三颗名为Electrojet Zeeman Imaging Explorer(EZIE)的小型卫星,将于3月15日在SpaceX Transporter-13拼车任务上发射。