哈勃大救援——十年前是如何“修复”太空望远镜的?

哈勃大救援——十年前是如何“修复”太空望远镜的?

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原作:Elizabeth Howell

翻译:鄢淑澜

校译:王延昕

编排:葫芦

原文链接:

https://www.space.com/hubble-space-telescope-repair-10-years-ago.html

十年前的这个星期,科学家们对哈勃望远镜进行了极为重要的修复工作,这次修复让哈勃太空望远镜时至今日仍然能够帮助我们探索宇宙。不过,从NASA的一个最新视频看来,2009年发射航天飞机去修复哈勃太空望远镜的STS-125号任务曾差一点就被取消了!

当年航天飞机亚特兰蒂斯号为哈勃望远镜发射了两个新的仪器设备以及修复另外两个老设备所需的工具。这次修复能够让哈勃望远镜更好地观测幼年的恒星和星系,并帮助我们研究星系的形成。除了成功修复了哈勃望远镜以外,宇航员Mike Massimino在太空中发送的第一条推特让NASA走红社交媒体。

从亚特兰蒂斯号航天飞机的窗户目睹哈勃风采

(Image: © NASA)

然而在六年之前,这项任务曾一度被取消。2003年2月1日,哥伦比亚号航天飞机的解体让七位宇航员全部丧生,这导致NASA重新审查了所有的任务与计划。当时已经有四位宇航员成功到访哈勃望远镜,NASA也已经计划好哈勃望远镜的最后修复任务。但是时任NASA局长的肖恩·奥基夫(Sean O'Keefe)认为继续这项任务太过冒险。NASA的一份声明显示,当时他们还考虑利用机器人代替宇航员修复哈勃。

机器人?宇航员?

然而,1990年发射的哈勃望远镜亟待修复以便后续观测:它的六个陀螺仪(用于对太空目标的精确定位)已经老化,其中三个甚至已经不能使用;在2004年光谱仪已经完全失效。声明里还提到,哈勃望远镜曾在长达一个月的时间里什么都做不了。

在NASA卫星服务能力项目(Satellite Servicing Capabilities Project)的副主管Frank Cepollina的带领下,他们的团队费心计划利用机器人来修复哈勃望远镜。然而,受公众抗议和科学考量影响,NASA在2006年10月31日改主意了。新任局长迈克尔·格里芬(Michael Griffin)在和机构的主要官员重新进行了细致的审议以后,提出了发射航天飞机修复可以实施。为了降低STS-125任务可能面临的危险,NASA采取了一些额外的安全预防措施,包括了整装待发的替补航天飞机和机组人员,以避免在轨宇航员出现任何问题。

Cepollina的团队还在继续他们的修复程序的工作,不过这一次他们是为了宇航员服务。正当他们工作进行的时候,哈勃的第二个仪器——高级巡天照相机也失效了。在过去的修复任务中,通常是让宇航员更换损坏的设备,但是从上个世纪90年代起维修技术已经进步了不少,所以这个小组认为现有的工具已经足够先进,宇航员可以对这些昂贵的仪器(价值达数亿美元)进行棘手的维修,而不仅仅是更换仪器。

原本的发射计划定在2008年的10月,不过后来哈勃望远镜的又一次失效打乱了这个计划。这次是哈勃望远镜的科学仪器控制和数据处理单元出现了异常。这是一个很严重的问题,因为这块单元负责格式化收集的数据,同时也控制着科学仪器。

NASA不得不推迟发射任务,并且从戈达德太空飞行中心(Goddard Space Flight Center)的一个模拟器中找到了备用组件。对这个备用组件的飞行测试就花了六个月时间,而只有当工程师确定这个组件能够成功抵达太空的时候,STS-125号任务才能确定发射时间。2009年5月11日,亚特兰蒂斯号航天飞机终于载着宇航员成功抵达太空。

螺丝滑牙了!

修复工作可不是一件容易的事情。在NASA的最近的一期访谈中,Massimino回忆起其中的一个瞬间,那时候他正在成像光谱仪面板上拧下把手上的螺丝。成像光谱仪需要新的电源模块,而Massimino也早已经准备好了。拧下前三个螺丝的时候都没有出现任何问题,然而第四个螺丝被他的电钻打得——滑!牙!了!

“天啊,看看我所做的一切!我的心当时就咯噔了一下!” Massimino说,“我迅速在大脑中进行了一番推理,如果这个螺丝拧不下来,那么把手也就没法拆卸下来,之后的仪表盘上那111个螺丝也拧不下来。这就意味着旧的电源拿不出来,新的电源也放不进去,那么光谱仪就不能使用了。这样的话我们就永远不会知道宇宙中是否有生命存在了,而人们会把这一切都怪罪于我!”

NASA的地面控制中心和宇航员花了四个小时来解决小螺丝带来的大问题,包括了用不同的钻头来一点一点松动它。不过这一切都没有任何用,于是NASA就让Massimino强行掰下把手——同时叮嘱他要小心,避免一些粗糙的边缘刺破他的宇航服。Massimino小心翼翼地拔下了把手,之后的修复没有遇到任何麻烦,这让所有人都松了一口气。

这次历史性的修复使得哈勃太空望远镜在太空中运行了29年后,时至今日仍然强大!(不过在2018年的10月,哈勃望远镜的主陀螺仪出现问题,但是后来又恢复了运作,在今年相机还出现了一些小毛病)。哈勃太空望远镜有许多重大的成就,包括协助证实了宇宙正在加速扩张;在今年的1月1日新视野号太空探测器飞越遥远的天体MU69(绰号:天涯海角,Ultima Thule)之前,哈勃为此任务提供勘测拍摄服务;同时哈勃还用来探测暗物质所在的区域,暗物质是一种神秘的物质,它构成了宇宙大部分的质量,不过它的成分还不确定。

“哈勃的所有关键系统中都仍有冗余,”NASA戈达德太空飞行中心的哈勃首席系统工程师 Larry Dunham说道,“我们今天还在继续哈勃望远镜的工作真是不可思议!”

责任编辑:王延昕

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