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软件错误毁了它 日本宣布放弃X射线天文卫星“瞳”

时间:2016年05月03日 信息来源:《中国科学报》 点击: 【字体:

  日本放弃X 射线天文卫星“瞳”。图片来源:STR/AFP/Getty


本报讯 日本旗舰天文观测卫星“瞳”(于2月17日成功发射并在5周后失去联系)可能毁在了基础设计上的一个软件错误。科学家对于该卫星如何在太空中调整方向以及试图停止旋转感到困惑——“瞳”的控制系统显然命令一个推进器朝着错误的方向点火,进而加速,而不是减缓卫星的旋转。


4月28日,日本宇宙航空研究开发机构(JAXA)正式宣布放弃3月“失联”的X射线天文卫星“瞳”,不再试图“抢救”卫星,而是把工作重点放在事故原因调查方面。据悉,至少有10个部件——包括提供电能的两个太阳能电池板——都已与卫星主体分离。


“瞳”一直被视为X射线天文学研究的未来。美国马里兰大学天文学家Richard Mushotzky表示:“这是科学研究的一个悲剧。”


“瞳”在升空几周后,其装载的“星体跟踪定位器”系统——被设计用来在太空中调整卫星的方向——便遇到了麻烦。在经过位于南美洲东海岸的“南大西洋地磁异常区”上空时,星体跟踪定位器受地球辐射带变化的影响,暴露在额外高能粒子中,从而产生了一个小问题,并最终引发了一连串的连锁故障。


从3月26日3点01分开始,卫星的控制系统在发现飞行姿态失控时,便采取了错误的调整,推进器点火时朝向了错误的反方向,导致自身旋转更严重,“瞳”旋转得越来越快,最终彻底失控。


所有这一切都发生在“瞳”相对于日本而言处于地球的另一侧时,从而无法与控制器进行实时通讯。


作为JAXA下属空间和宇宙航空科学研究所同美国宇航局(NASA)的一项合作计划,“瞳”会聚了来自日本、北美和欧洲的60所研究机构的240位科学家。该卫星重约2.7吨,全长14米,服役期预计为3年。它由日本和美国的多家机构联合开发,能发现高温高能天体释放的X射线,可观测距离地球数十亿光年的黑洞。“瞳”入轨后,每96分钟环绕地球一周。


“瞳”的工作任务主要有两个,一是调查宇宙的发展过程,例如研究巨大的黑洞如何成长以及会给周围带来怎样的影响,星系团在暗物质的支配下是如何形成和进化的。另一个任务是验证极限状态下的物理现象,例如在超高密度和超强磁场下会出现什么样的物理现象,时空在黑洞附近会出现怎样的扭曲。


如果仅观测宇宙天体的可见光,那么太空中的绝大多数物质都无法观测研究。因此,要想了解宇宙面貌,针对源自各类天体的X射线进行观测是不可或缺的手段。自1979年以来,日本已发射了5颗X射线天文卫星。此次发射的卫星用于接替2005年发射并于去年停止使用的“朱雀”号卫星,前者的摄像和分光能力达到“朱雀”号的100倍。


不过,“瞳”也并非一无所获。该卫星在升空后第八天就对距离地球2.5亿光年的英仙座星系团进行了一次重要的科学观测。通过测量星系团气流的速度,“瞳”能够解释随着恒星的生成与死亡,星系团的质量如何随着时间的流逝而变化。天文学家试图通过这些数据研究暗能量。


(作者:佚名)
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