在太平洋上空一枚空射火箭于美国独立日前后点火升空由此拉开了一场长达数周的追赶行动——目标是一颗正濒临轨道衰减、即将坠落的NASA天文卫星。这次针对NASA雨燕Swift卫星的救援任务是同类型任务中的首次尝试。不到一年前NASA向商业公司发出征集希望有企业能够快速研制并发射一颗小型卫星以便与雨燕卫星对接并将其推升至更高轨道避免其在数月后坠入大气层。Katalyst空间技术公司以最优方案脱颖而出。去年9月NASA与该公司签订合同委托其建造并发射这一救援任务。九个多月后Katalyst近半吨重的Link卫星已成功进入轨道。对于航天业界而言在不足一年内完成如此规模的首创卫星的研制、测试与发射实属罕见——通常这一过程需要数年时间。技术人员上个月在弗吉尼亚州NASA沃洛普斯飞行基地将Link卫星安装入诺斯罗普·格鲁曼公司飞马座XL火箭的整流罩内。随后火箭随L-1011载机从弗吉尼亚飞往位于夸贾林环礁的美国陆军罗纳德·里根空间与导弹试验场——该设施由马绍尔群岛租赁距檀香山西南方向逾2000英里。在等待数日待天气条件具备后火箭随载机起飞飞向夸贾林以南的预定发射区域。一切就绪后当地时间周五凌晨4时36分世界标准时间8时36分飞行员在41000英尺巡航高度释放了这枚全长58英尺约18米的火箭。5秒后飞马座XL点燃第一级固体发动机开始向轨道爬升。飞马座XL的三级固体发动机历时约8分钟完成加速达到入轨速度。发射约13分钟后火箭末级按预设程序将Link卫星送入预定轨道。同日晚些时候NASA确认Katalyst地面团队已与Link卫星建立通信联系证实航天器安然度过了发射过程。Katalyst之所以选择使用这枚过去七年间仅飞行一次的飞马座火箭原因在于雨燕救援任务需要进入一条倾角异常低的轨道。雨燕卫星运行在倾角20.6度的轨道上若从佛罗里达肯尼迪航天中心等陆基发射场发射Link卫星将不得不搭载更大、更昂贵的火箭才能抵达该轨道。从赤道附近的太平洋上空发射恰好解决了这一难题。挑战尚未终止。这是Katalyst首次飞行该版本的Link卫星。除供电、姿态控制和对地通信等标准卫星系统外Link还配备了摄像头和传感器用于引导自身接近雨燕以及三条机械臂用于抓附天文台。一旦确认连接牢固三台等离子推进器将驱动Link与雨燕共同提升至更高轨道。NASA在一份声明中表示未来数周内Katalyst将对Link开展在轨检测包括对推进、传感及导航系统的评估。此后Link将接近雨燕对这颗已运行21年的天文台进行全面勘查再历经数月完成捕获与轨道提升任务。然而雨燕卫星从未被设计为具备在轨交会能力。工程师们对雨燕隔热层的现状并不确定地面控制团队将采取审慎态度来判断Link的机械臂在何处、何时实施捕获操作。NASA与Katalyst方面均坦承任务中存在诸多未知因素。整个过程充满挑战风险极高Katalyst公司Link卫星首席研究员基兰·威尔逊表示许多拥有更长研发周期和更充裕资金的航天器也曾因看似寻常的原因而告失败。不过NASA官员表示仅是成功将Link送入轨道本身就已是一项成就。任务管理者面临的是一个真实的截止期限——按照当前轨道衰减趋势雨燕卫星将于今年10月下降至300千米以下届时大气阻力加剧Link将很难完成有效交会。我们对雨燕的依赖之一在于它维持自身指向控制的能力威尔逊说雨燕上没有任何专为捕获设计的结构相关文档资料也极为匮乏但我们有信心雨燕能够实现精确指向。一旦进入十余米范围内雨燕将与我们协同机动协助我们检查捕获位置确认多层隔热材料有无脱落等情况并引导我们逐一排查各候选捕获点。NASA对雨燕的保存有着明确的战略考量。这颗耗资5亿美元的天文台以探测伽马射线暴为主要使命——伽马射线暴是已知宇宙中能量最强的爆发现象。尽管卫星已运行多年天体物理学家仍依赖其多波段探测设备定位伽马射线暴事件为其他天文台的后续观测提供指引。当然启动这次救援任务也是为了验证这套方案本身的可行性。过去NASA曾多次发射航天飞机为哈勃太空望远镜提供维护和升级服务但那些任务需要航天员出舱进行直接操作。一套更安全、更经济的机器人在轨服务平台将具备更为广泛的应用前景。这是一次历史性任务Katalyst公司战略合作副总裁罗伯特·拉蒙塔尼表示有人称之为同类任务中的第一次——一艘机器人航天器主动前往捕获一颗并非为此设计的卫星。这首先是一项商业任务执行的是真实的在轨作业目标并非单纯的技术验证而是作为一种服务来实施的。在Katalyst我们对动态空间运营这一理念怀有深切的热情拉蒙塔尼说多年来人们普遍认为卫星的生命周期就是发射、服役、退役——要么坠入大气层要么送入墓地轨道这是一种一次性的模式。我们认为航天器运营者不应再受制于发射前那些局限性决策。卫星应该可以被补给燃料、重新定位、改变用途、维修乃至升级——即便它们从未针对这些操作进行过设计。这正是Katalyst努力改变行业思维的方向所在。QAQ1Katalyst的Link卫星是如何发射并进入轨道的ALink卫星由诺斯罗普·格鲁曼公司的飞马座XL空射火箭搭载从L-1011载机在太平洋赤道附近41000英尺高空释放经过约13分钟完成入轨。之所以选择这种发射方式是因为雨燕卫星轨道倾角仅为20.6度从传统陆基发射场无法经济高效地到达该轨道空射方式则有效解决了这一问题。Q2Link卫星将如何捕获雨燕天文台ALink卫星配备了摄像头和传感器用于自主导航接近雨燕并搭载三条机械臂实施捕获。由于雨燕从未针对在轨交会进行设计地面团队将先进行全面勘查评估隔热层状态确认捕获位置无损再由雨燕协同机动配合Link逐步完成抓附整个过程预计历时数月。Q3为什么一定要在10月前完成与雨燕卫星的交会A按照当前轨道衰减速率雨燕卫星预计将于今年10月下降至300千米以下届时大气阻力显著增大Link将无法在合理条件下完成交会对接。因此任务团队面临严格的时间窗口限制必须在此之前完成在轨检测和接近操作。Ars Technica雨燕卫星Link卫星Katalyst空间技术
