NASA启动大胆“太空救援”

美国国家航空航天局（NASA）正在启动一项具有里程碑意义的“太空救援”行动，拯救正处于轨道衰减状态的雨燕天文台（Neil Gehrels Swift Observatory，简称雨燕）免于坠落入地球大气层。总额3000万美元的任务将与本周启动，将一台自主机器人发射进入近地轨道，把已服役20多年的天文台推送至更高的稳定轨道。

Katalyst Space公司LINK项目研究人员在NASA戈达德太空飞行中心的空间环境模拟器内准备进行热真空测试。 NASA via AP - Sophia Roberts

如果任务成功，这将是美国首次利用机器人为在轨科学卫星实施轨道救援，不仅能延长天文台的使用寿命，也将为未来卫星维修、加油和轨道提升等在轨服务提供重要经验。

太阳活动导致轨道不断下降

雨燕天文台在2004年发射，最初造价高达2.5亿美元，主要任务是探测宇宙中最剧烈的爆发现象——伽马射线暴。一旦捕捉到宇宙中爆发高能射线信号，它能在几秒钟内快速调整姿态指向目标。雨燕原设计寿命仅为2年，因质量卓越超期服役了20多年，这20多年来共累计发现数千次伽马暴，为黑洞、中子星和超新星等研究提供了大量关键数据。

由于近年来太阳活动加剧，太阳风不断加热地球高层大气，导致大气层向外膨胀，增加了低轨卫星受到的空气阻力。受此影响，雨燕轨道下降速度明显加快。目前，其轨道高度约在360公里高。NASA预计，如果不采取措施，到今年10月左右，它将跌破约300公里“救援临界点”，随后持续坠向地球，最终在再入大气层时烧毁。

为了争取时间，NASA已在今年2月关闭雨燕全部科学仪器，以减缓轨道衰减速度。

机器人首次执行美国轨道救援

承担此次任务的是美国初创企业卡特利斯特空间技术公司（Katalyst Space Technologies）。去年9月，NASA与该公司签订合同，希望尽快完成这一前所未有的轨道救援任务。

卡特利斯特研制的自主航天器名为Link，将搭乘飞机发射的飞马座（Pegasus）运载火箭升空。进入轨道后，Link预计需要约一个月追赶雨燕。由于双方都以每秒数公里的速度绕地球飞行，最终接近和对接需要极高的导航精度。

真正的难点在于，重达1.6吨的雨燕天文台并未被设计成可以维修或回收，没有专门供机器人抓取的接口。Link只能依靠三个机械臂完成捕获，抓住雨燕后，再利用自身推进系统，在两个月左右将雨燕轨道从目前的约360公里提升到约600公里，随后解除连接。

整个过程几乎全部依赖自主控制。NASA表示，这是一项风险极高、没有成功先例的任务。除了雨燕没有设计用来拖曳的借口，Link的开发仅为时短短数月，同时干预行动在非常拥挤的近地轨道完成。

美联社报道，目前只有中国曾尝试过类似任务，四年前将失效卫星成功送入更高的墓地轨道。

卡特利斯特首席执行官李坤熙表示， “这是美国首个能进行类似任务的太空机器人” 。他向美联社说，“NASA拥有许多大型高级天文台，他们未来都能获益于这一技术”。

Link的发射最快在周二进行。李坤熙表示，如果一切顺利，雨燕可能在九月就可重新投入使用。

NASA科学任务主管尼基·福克斯表示，这一切努力都是值得的。她说：“如果我们任由雨燕卫星重新进入大气层，我们就会失去它。失去大量的观测能力。而我们目前没有预算来建造另一台望远镜来替换雨燕。”

正如其名，雨燕的设计是能够快速转向，以捕捉突发的最新天文现象，如伽马射线暴和恒星爆炸。随着韦布空间望远镜和即将发射的罗曼空间望远镜预计将带来更多发现，雨燕天文台如果被成功挽救，作为“NASA的应急响应者”，它将比以往任何时候都要忙碌。

开启太空维修新时代

此次任务更重要的意义，在于验证未来太空在轨服务模式。卡塔利斯特公司将此次任务视为在太空开展全新维修业务的起点。公司计划明年推出新一代机器人，将能够应对高达22300英里高空的卫星。李坤熙设想未来将会有数百个轨道机器人，它们不仅能修理和提升卫星，还能为卫星加油，并建造太阳能电站、数据中心以及其他平台。

此外著名的NASA哈勃望远镜也面临着雨燕相似的轨道衰减问题，危及其使用寿命。哈勃已经运行了36年，此前已历多次由太空行走的航天员进行维护，它也可能成为下一个“获救者”。李坤熙表示，如果此次雨燕挽救任务顺利，最快将在2028年前后尝试为哈勃实施机器人轨道提升。