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哈勃望远镜在太空“抖一抖”,竟然修好了故障

左琳2018-10-25 06:56:05

在恢复工作之前,它还要接受额外的测试。

哈勃空间望远镜最近遇到了一件麻烦事。10 月初, 它的一台陀螺仪出现故障而不能正常工作,只得暂时进入安全模式 。但在 10 月 22 日,NASA 宣布他们将备用陀螺仪修好了,哈勃空间望远镜应该会很快再度开工。

哈勃空间望远镜在地球轨道运转,1990 年被发射后就一直接收地面控制中心的指令,将各种观测数据通过无线电传输回地球。由于它身处地球大气层之上,影像便不受大气湍流的扰动,视相度绝佳,既无大气散射造成的背景光,又能观测被臭氧层吸收的紫外线,弥补了地面观测的不足,帮助天文学家解决了许多问题,可以算是天文史上最重要的仪器之一了。

10 月 5 日,已经 28 岁的哈勃有一处陀螺仪出现了故障,导致目前只有三台正常的陀螺仪可以工作。理论上,三台陀螺仪不会影响到哈勃的观测,然而好景不长,其中的一台陀螺仪之前是备用设备,已经 7 年未被启用。当 NASA 再次开始使用它时,望远镜发回了自己转向不正常的数据 —— 旋转速度比正常状态下要快得多。

陀螺仪的本质结构是一个对旋转轴以每分钟 19200 转的恒定速率旋转的转子,会帮助望远镜感测和维持方向,是哈勃用来指向宇宙中的不同点,从而来观测恒星和系外行星的关键工具。

一般来说,航天器至少需要三台陀螺仪才能有效运行,最初的哈勃有六台陀螺仪。但到了 1999 年,六台陀螺仪中有三台发生了故障。那时宇航员会定期访问哈勃进行维护,因此同年 12 月,“发现号” 宇宙飞船前去执行任务时,把六台陀螺仪全部更换掉。随着 NASA 造访太空计划的暂停,对哈勃的人工维修也要告一段落,最后一次对哈勃进行维护的任务是在 2009 年 5 月。 

既然不能靠人工来维修,就只能仰仗地面的操作了。

为了纠正备用陀螺仪运行过程中产生的错误高速率,哈勃操作团队在 10 月 16 日对备用陀螺仪进行了重启。他们将陀螺仪关闭了一秒钟,然后在其旋转速度下降之前重新启动,以便清除在启动过程中可能出现的故障。然而,数据显示陀螺仪的性能并没有得到改善,重启宣告失败。

操作人员没有放弃,他们想到了通过切换速率来达到平衡。

这些陀螺仪有 “高模式” 和 “低模式” 两种。“高模式” 是一种粗略模式,航天器从一个目标转向另一个目标时,陀螺仪会保持大旋转速率;“低模式” 是一种精确模式,航天器在锁定目标并需要保持静止时进行更精细的旋转。 

10 月 18 日,团队又控制哈勃进行了一系列的转向。在每次机动过程中,陀螺仪都会从 “高模式” 切换到 “低模式”,以此种方式来清除可能导致转子偏离中心并产生极高速率的障碍。这就相当于你把转动的陀螺仪晃上一晃,让它转得慢一点。

方法竟然奏效了。10 月 18 日的尝试之后,团队注意到陀螺仪的高速率的显著降低。10 月 19 日,团队又进行了模式的切换。现在,陀螺仪在高低模式下看起来都很正常。

哈勃的操作团队计划再执行一系列测试,包括移向目标、锁定目标以及执行精确定位等操作,以便评估陀螺仪的最终性能。在完成这些测试后,哈勃望远镜应该就能很快恢复正常的太空探索工作了。


题图来自 NASA

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