科学
时代落幕：NASA放弃维修计划，备受赞誉的斯威夫特望远镜将坠落地球
ET
Ethan Brown
1个月前
美国宇航局（NASA）最富有成效、最受赞誉的天体物理学观测台之一，如今正踏上通往地球的最后、不可逆转的轨道。该机构已正式宣布，不会为尼尔·格雷尔斯·斯威夫特天文台（Neil Gehrels Swift Observatory）执行机器人维修任务。这台历史悠久的太空望远镜彻底改变了我们对宇宙中最剧烈爆炸的理解。此决定实际上已经敲响了卫星最终不受控制地重返大气层的倒计时，标志着一个远超其初始设计寿命的任务的终结的开始。斯威夫特天文台于2004年发射升空，其设计初衷是单一、敏捷的目标：快速探测和研究伽马射线暴（GRBs），即来自遥远宇宙的短暂但极其强大的光闪。这些事件通常与大质量恒星的坍缩或中子星的合并有关，是已知最明亮的天体电磁事件。斯威夫特独特的三个仪器设计使其能够在几秒钟内转向，捕捉这些爆发在X射线、紫外线和可见光波段衰减的余辉，提供了海量数据，为超过10,000篇科学论文提供了核心支撑。其遗产在2017年得到巩固，当时它在观测首次通过引力波探测到的中子星合并事件中发挥了关键作用，开启了多信使天文学的新时代。尽管取得了辉煌的成功，这台近二十年的天文台已显老态。卫星依靠一组反作用轮（本质上是旋转的飞轮）来精确定位，以进行天文学观测。在最初的六个反作用轮中，只有两个仍然完全正常工作。2022年初，第三个反作用轮的故障使天文台进入了保护性安全模式，并严重阻碍了其快速、精确指向新目标的机动能力。尽管工程师们通过创造性的变通办法恢复了一部分功能，但天文台的主要科学能力已严重退化，使其只能遵循预先规划的观测计划，而无法执行其标志性的快速响应模式。面对天文台日益恶化的状况，NASA探索了一个新颖且雄心勃勃的解决方案：商业机器人维修任务。该计划涉及可能委托一家私营公司，向斯威夫特天文台的585公里高轨道发送一艘机器人飞行器进行对接。任务可能包括通过连接外部模块来尝试维修以协助指向，或者进行受控离轨，引导卫星安全坠入太平洋的偏远地区。这样的任务将成为新兴的在轨维修和碎片管理领域的标志性测试案例。然而，经过全面评估，该机构认为此类任务的复杂性、成本和潜在风险，超过了这台老旧天文台剩余的科学价值。随着维修选项被排除，斯威夫特现在正承受着缓慢但不可阻挡的轨道衰减 forces。来自地球高层大气极其微弱的阻力将逐渐将这颗1.5吨重的卫星拉向地面。其最终下降的确切时间难以确定，估计可能从明年到2030年代初不等。时间线很大程度上受太阳活动的影响；随着当前太阳周期增强，大气层膨胀，增加阻力，加速近地轨道卫星的衰减。NASA的轨道碎片计划办公室将密切监测斯威夫特轨道降低的轨迹，以提供更精确的重返预测。虽然“不受控制的重返”一词听起来可能令人担忧，但对生命和财产的风险在统计学上是微不足道的。卫星的大部分预计将在大气层坠落产生的强烈热量和摩擦中燃烧殆尽并蒸发。然而，一些密集且坚固的部件，例如燃料箱或由钛制成的仪器部分，可能会在穿越火焰的旅程中幸存下来并到达地表。由于地球超过70%的面积被水覆盖，而且大部分陆地人烟稀少，任何碎片造成伤害的可能性都极低。对于科学界来说，斯威夫特不可避免的终结将是一个反思的时刻，回顾一个从根本上改变了我们对动态且暴力宇宙看法的任务。
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