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软件错误导致日本杏耀平台Hitomi宇宙飞船坠毁


 
软件错误导致日本杏耀平台Hitomi宇宙飞船坠毁



日本的旗舰天文卫星“仁次”于2月17日发射成功,但在5周后失控坠落,杏耀资金可能是由于一个基本的工程错误而注定失败。Hitomi的控制系统对它在太空中的方向感到困惑,并试图阻止它自己旋转,它显然是指挥一个推进器喷流向错误的方向开火——加速而不是减慢飞船的旋转。
 
4月28日,日本宇宙航空研究开发机构(JAXA)宣布这颗花费了310亿日元(2.86亿美元)的卫星丢失。至少有10个部件——包括两个提供电力的太阳能板——从卫星主体上脱落下来。
 
仁美被认为是x射线天文学的未来。“这是一个科学悲剧,”马里兰大学帕克分校的天文学家Richard Mushotzky说。
 
这颗卫星在事故发生前进行了一次重要的天文观测,捕捉到了英仙座星系团的气体运动。进行观测的仪器是一个高分辨率的光谱仪,已经研究了30年。它的两个早期版本在之前的航天器故障中丢失。
 
Hitomi的麻烦开始于发射后的几周内,它的“恒星追踪”系统是飞船上用来保持卫星在太空定向的几个系统之一。“星象追踪器”每次经过南美洲东海岸,也就是南大西洋异常区时,都会出现小故障。这里,环绕地球的辐射带在大气中相对较低,使卫星暴露在额外剂量的高能粒子中。
 
这本身不应该是一个致命的问题。但恒星跟踪器的问题引发了一系列连锁故障。
 
3:01点。日本时间3月26日,飞船开始了一个预先编程的操作,从观察蟹状星云转向观察马卡良205星系。在这个过程中,恒星跟踪器的问题导致Hitomi依赖于另一种方法, 杏耀挂机软件 ,一套陀螺仪,来计算它在空间中的方向。但那些陀螺仪错误地报告说,飞船在以每小时20度的速度旋转。被称为反作用轮的微型马达开始转动,以抵消假定的转动。
 
一旦反作用轮达到最大转速,通常会展开一根磁棒,防止它们失去控制加速。但是,磁棒必须在三维空间中正确定向才能工作,所以它没能减慢反作用轮的速度。Hitomi旋转得越来越快。
 
然后飞船自动切换到安全模式,在凌晨4点10分左右。,点燃推进器试图停止旋转。但是因为错误的指令被上传,发射导致飞船进一步加速。(几周前,在没有进行适当测试的情况下,错误的指令被上传到了卫星上;JAXA说,它正在调查发生了什么。)
 
这一切都发生在Hitomi在地球另一端的日本,无法与控制器实时通信的时候。
 
在美国,团队科学家在3月25日(星期五)睡觉,庆祝任务的成功开始。周六早上,他们一觉醒来,就收到了项目经理高桥忠之(Tadayuki Takahashi)发来的一封简短的电子邮件,称飞船处于紧急状态。
 
威斯康星大学麦迪逊分校(University of Wisconsin-Madison)的天文学家丹·麦卡门(Dan McCammon)帮助设计并建造了Hitomi的首台科学仪器——x射线热量计,它可以精确地测量x射线光子的能量。他在这项技术上已经研究了30多年,在2000年发射失败的ASTRO-E任务和2005年发射数周后因氦气泄漏导致仪器报废的Suzaku航天器上都使用了该技术的多个版本。

麦卡蒙说,美国国家航空航天局将提供大约5000万美元,杏耀平台再用3到5年的时间来建造一个替代量热计。它的一个版本计划在欧洲航天局(European Space Agency)的雅典娜(Athena)任务中飞行,但预计要到2028年才会发射。
 
日本埼玉大学的天体物理学家Makoto Tashiro说,热量计是最大的损失。它本来是要收集爆炸的恒星、星系团、星系之间的气体以及更多的细节。“我们失去了新的科学,”他说。
 
但是仁美仍然可以为科学做出贡献。由于早期的Suzaku失败,Hitomi的科学家们计划了一个重要的早期观察。发射后大约8天,Hitomi将它的x射线视线转向距地球约2.5亿光年的英仙座星团。通过测量星系团中气体的流动速度,Hitomi可以揭示星系团的质量是如何随着恒星的诞生和死亡而随时间变化的——这是对被称为暗能量的关键宇宙学参数的测试。
 
穆什霍茨基说,这一发现可能会产生一系列有关Hitomi的论文。但仅此而已。
 
“我们有三天时间,”他说。“我们希望是10年。”

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