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衛星造價3億美元,升空一個月后失聯,瞳衛星淪為太空垃圾?

日本X射線衛星Hitomi,中文譯名瞳衛星,該衛星由日本牽頭,與美國、加拿大和歐洲等多國共同合作開發。它的科學目標主要是研究星系團中的熱氣體和黑洞,衛星于2016年2月17日發射,然而一個多月后,它就消失在了宇宙中。

消失在宇宙的瞳

瞳在升空之前,承載了日本對宇宙探索的很大野心,它的目標是探索宇宙的大尺度結構和演化、星系團內暗物質的分布以及星系團如何隨時間演化。不僅如此,它還將觀測宇宙物質在強引力場中的行為,例如物質是如何被吸入到黑洞中的。

這也是日本時隔多年發射的一個重量級X射線衛星,2016年它被發射時,日本另外只有兩個大型X射線衛星正在軌道上進行觀測,兩者均是1999年發射。瞳原本的計劃任務長度為三年,可惜升空一個月就發生了事故。

衛星上天五周后一切進展順利,它在太空中進行著試觀察,并從高度監督模式過渡到了常規運行模式。然而日本時間3月26日凌晨三點剛過,瞳衛星突然產生了異動,接著在該向地面發出信號的時刻異常沉默。

在發現瞳的狀況不對后,日本立刻組織了應急團隊試圖盡最大努力了解瞳的異常情況,并試圖恢復其功能。然而經調查,瞳的兩個太陽能電池板槳葉已經折斷,而且從地球上也無法恢復與它的通信,盡管中途曾經收到過類似瞳發出的信號,但是確認后發現不是。

可惜的X射線衛星

瞳衛星之所以被高度關注,且在任務失敗后令人深感惋惜,都是因為它是一顆X射線衛星。X射線衛星是一種用于觀測和研究宇宙中X射線輻射的衛星,X射線本身則是一種高能量的電磁輻射,具有很強的穿透力。

射線的穿透力可以透過物質去揭示物體內部的結構和性質,因此X射線衛星搭載專用的X射線探測器和儀器,可以在太空中進行一系列更細致地觀測和研究,甚至能夠觀測到由一些天體產生的極高能量的X射線輻射。

這些輻射能夠更好地幫助科學家們了解宇宙中的物質分布、星系演化、恒星爆發以及其他高能天體現象的性質和發展過程。X射線衛星的觀測結果還有助于研究太陽系中的輻射現象,如太陽耀斑和行星磁場。

過去幾十年來,許多國家和國際組織都發射了多個X射線衛星,例如美國的錢德拉X射線衛星和歐洲的牛頓X射線衛星。這些衛星的研究成果對于人類理解宇宙演變和天體物理學都產生了巨大影響。

瞳衛星到底發生了什么?

在瞳衛星剛剛出事的時候,天文學界產生了各種各樣的推測,當時有些科學家認為瞳是在宇宙中遇到了流星或者太空垃圾。然而在一個月后日本發布的103頁長的報告書中人們得知,瞳衛星的失聯不是天災,而是人禍。

瞳沒有被流星或太空垃圾擊中,相反,這顆衛星因走捷徑和人為錯誤而注定失敗。瞳的災難始于2016年3月26日的一個決定性操作,該操作將衛星從觀察蟹狀星云轉向觀察一個星系核,這個星系核被認為擁有超大質量黑洞。

在移動之后,衛星基于陀螺儀的姿態傳感器錯誤地認為航天器仍在旋轉,這可能會讓衛星失聯。但是到這里,事情還不算太糟,因為衛星的設計師預料到會發生這種情況,他們早就給衛星增加了一個定位系統,通過跟蹤已知明亮恒星的位置來定位衛星。

問題是,恒星定位系統被設置為只注意高于某個亮度的恒星,這個閾值設置得又太高,這意味著定位系統無法找到足夠亮度的恒星來進行正確的定位。即使足夠多的明亮恒星出現在了它的探測器中,定位系統和陀螺儀仍報告說瞳衛星的位置出了問題。

日本方面的地面觀測員忽視了這個警告,與此同時天文臺的電反作用輪在接到警告后自動啟動,試圖抵消旋轉。衛星本來在太空中是靜止狀態的,反而因此進入了真正的旋轉狀態,而且旋轉速度越來越快?梢哉f,這樣高速的旋轉足以將衛星甩碎。

到了這一步,衛星其實還可以被挽救,可是因為缺乏事前模擬,當工作人員試圖用機載火箭推進器來拯救衛星時,指令又出現了錯誤。被寄予眾望的瞳衛星只能在宇宙中逐漸解體。地面上的望遠鏡掃描天空尋找瞳并發現了碎片,價值2.73億美元的衛星就此宣告丟失。

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