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日本太空望遠鏡為何「自殺」而死? 科學家解釋:一行程序寫反了

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瞳的殘骸分布情況

日本太空望遠鏡為何「自殺」而死? 科學家解釋:一行程序寫反了

瞳在太空展開後的效果圖

日本太空望遠鏡為何「自殺」而死? 科學家解釋:一行程序寫反了

JAXA宣布瞳已解體,放棄挽救。

日本太空望遠鏡為何「自殺」而死? 科學家解釋:一行程序寫反了

悲情的美國天文學家Dan McCammon


一道亮光閃過之後,日本一顆造價昂貴的天文衛星解體了……莫非是外星人擊中了它?近日公布的結果令人匪夷所思,它是「自殺」而死的!


它有一個唯美的


名字「瞳」

這顆衛星是日本宇宙航空研究開發機構(JAXA)研製的一台X射線太空望遠鏡,日本人給它取了一個唯美的名字:瞳。


瞳的造價超過310億日元,接近19億人民幣,是一台非常先進的旗艦級X射線太空望遠鏡,被視為X射線天文學的未來。瞳上面除了日本自己的儀器之外,還搭載了美國和加拿大宇航局的儀器。


今年2月17日,JAXA從種子島航天中心把瞳送上太空。進入太空1個多月後的一個晚上,它失聯了。


3月26日瞳失聯的當天,日本人是蒙的:之前一切正常,怎麼莫名其妙一晚上就沒了呢?一些地面觀測者報告說,他們跟蹤衛星的時候看到一道亮光閃過,然後衛星軌道就變了……


之後地面上一些望遠鏡發現,衛星周圍飄著10多塊大大小小的碎片,當時一些天文學家分析,估計是氣體泄漏或者電池爆炸了。

日本科學家覺得,應該還可以挽救一下。在接下來的一個多月里,媒體陸陸續續報道了一些關於瞳的消息,比如原因分析啦,偶爾跟蹤到瞳的信號啦……參與該項目的科學家的心,也隨著各種消息的到來上上下下。


直到幾天前的4月28日,JAXA宣布,正式放棄挽救瞳的各種努力。


它一直瘋狂旋轉


直到散架


JAXA已經弄明白了瞳是怎麼掛掉的。這一切錯誤的開端,要從瞳身上的一個追星儀說起。

追星儀是衛星上一個判斷自己方位的儀器,通俗來說就是一個小相機,通過跟蹤拍攝背景里一些明亮星星的位置,來判斷自己所指向的方位(就跟你在地球上看北斗七星認方向一個道理)。


然而,就是這個追星儀,大概是設計還是抗輻射的啥東西做得不好,在瞳每次經過南美「南大西洋地磁異常區」上空時,都會出故障。在這個區域,受地球輻射帶變化,衛星會暴露在一個相對更高的輻射環境中。


一個追星儀犯二,對於衛星影響也不是很大,科學家早就設計了好幾個子系統互相備份,可以幫助衛星判斷自己的方位,所以瞳在一個多月里,也沒出什麼大事兒。


然而,3月26日的晚上,瞳出事了。當時,瞳剛觀測完一個目標,正在根據指令開始轉向,把目標從一個星系轉向另一個星系,就在轉向的時候,追星儀又犯二了——這個故障導致衛星不知道自己轉向多少,不知道自己究竟有沒有對準目標。

於是,根據預設的程序,衛星自動啟動了追星儀的替代品、也就是第二重措施:偵測衛星自身空間姿態的陀螺儀。


然而,陀螺儀也出了錯。在衛星沒有旋轉的情況下,陀螺儀卻告訴姿態計算機「衛星本體正在以每小時20度的速度緩慢旋轉」。星載電腦得到報告後自動做出應對,讓衛星上控制旋轉的「反力輪」向反方向轉動,試圖糾正這個其實根本不存在的旋轉。


這下,衛星是真的轉了起來。陀螺儀又反饋給電腦,「我們轉得更快了!」電腦又做出應對,「那就讓反力輪轉得更快一點!」 就這樣,反力輪的轉速升到了最高。


本來在這個時候,衛星會有一組磁力棒通電扭轉力矩,防止失控。但在當時瘋狂的轉速下,這個安全措施根本不起作用,反力輪依舊維持最高轉速,整個衛星越轉越快。


星載電腦發現第二重措施失效之後,啟動了第三重措施,也是終極方法:噴氣。


萬萬沒想到,這最後的措施,出了個大漏子:日本人的程序寫反了!


本來應該往旋轉的反方向噴氣,減慢旋轉,然而電腦給出的指令是順著旋轉方向噴氣……完完全全噴反了方向(這行指令是出事前一周多,沒經過完整測試就上傳了上去的,現在JAXA正在調查相關原因)。


於是衛星轉嗨了,甩飛了太陽能電池板,甩飛了各種設備……自己把自己玩死了。


它讓一個美國科學家心碎


這一切發生在日本時間凌晨3點到4點,當時衛星在南美上空,日本人在地球的另一端,沒能做出實時人為干預。而美國參與這個項目的科學家當天正在慶祝整個項目的成功,一起相約出去喝酒慶祝,然後上床睡覺。第二天一早,這群美國科學家醒來才發現收到了日本科學家的一封簡短的Email:瞳掛掉了。


面對這個消息,最心累的,可能是美國威斯康辛大學麥迪遜分校的天文學家Dan McCammon。他研製了瞳上面最重要的一個科學儀器:X射線微熱量計。


他在過去的30年里,一直在研究和建造這樣的X射線微熱量計,但每次運氣都不好。


2000年,他設計的第一個版本裝到了日本的ASTRO-E衛星上,那一次發射失敗,火箭墜海。幸好還有預算,他又趕做了第二個裝到日本衛星朱雀上,朱雀2005年7月發射升空,因為液氦泄漏,幾個禮拜就報廢。他又攢了10年,終於做出了第三個,這次裝到了瞳上面,結局你已經知道了。


他對媒體表示,再做一個得花3至5年,下一個機會是歐洲宇航局的雅典娜探測器,不過那顆探測器已經被推遲到了2028年以後……


它的收穫還是有那麼一點


那麼這次瞳就一無所獲了么?其實還是有一點的。


日本人吸取了之前朱雀升空一個月就玩完的教訓,在瞳剛發射升空的第八天,就把它的觀測儀器對準了英仙座星團,這是科學家兩次觀測失敗的目標。瞳發回來的數據,可以揭示這個星系團里氣體膨脹流出的速率、判斷星團質量的變化,這個結果對暗能量的研究有關鍵意義。


這些結果可以寫出幾篇論文來,但真的就只有這幾篇了(恩,幾篇價值19億的論文),畢竟瞳只觀測了幾天就「自殺」了……(春城晚報綜合)

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