astro-h

這是這台太空望遠鏡的故事。

這是日本JAL研製的一台X射線太空望遠鏡… 它之前的官方名字叫ASTRO-H,不過一如既往的… 這次日本人給它起了一個唯美的名字:Hitomi — 瞳。

這顆衛星造價超過310億日元,這是一台各種先進的旗艦級X射線太空望遠鏡… 從整個專案開發開始,一直被視為X射線天文學的未來….

無數的航太工作者等著它的資料驗證和分析各種理論… 各種在讀博士等著它提供的資料寫論文等畢業….. 上面除了日本自己的儀器之外,還搭載了幾個美國NASA和加拿大宇宙局的儀器….

在2個多月前的2月17號… 日本JAL把它發射升空….

在它剛剛進入太空的1個多月後的一個晚上…. 它失聯了…..

失聯的當天… 日本人是慌了…. 之前工作一切正常…. 莫名其妙怎麼一個晚上就沒了呢!! 當時地面的一些觀測者給他們彙報… 他們跟蹤衛星的時候看到衛星射出一道光..然後突然軌道就變了….


後來地面上的一些望遠鏡跟蹤到,衛星的周圍飄著10多塊大大小小的碎片…. 當時一些天文學家分析.. 可能是上面什麼氣體洩漏或者電池爆炸了之類…

日本科學家覺得… 當時它應該還可以挽救一下-。-

在接下來的一個多月裡… 媒體陸陸續續跟進報導了一些關於瞳的消息…. 一些分析原因啦… 偶爾跟蹤到了幾個瞳發回來的信號發現瞳還活著啦…… 各種消息。

參與這個項目的科學家們的心也隨著各種消息的到來上上下下…

直到幾天前… 日本宇航局宣佈… 他們正式放棄挽救瞳的各種努力….

好吧… 雖然放棄歸放棄.. 不過他們在搶救過程中總算是弄明白他們是怎麼把瞳給弄死的了….. 我們就來感受下這全過程…..


這一切的錯誤… 都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… 總的來說就是一個小相機,通過跟蹤拍攝背景裡一些亮的星星的位置… 用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, 每當衛星經過南美的一個叫“南大西洋異常區”的時候… 這個追星儀都會出故障…

因為在這個區域裡,地球的一個輻射帶距離地面相對更近,於是每次經過這裡,飛船都會暴露在一個相對更高的輻射環境中….


總之大概設計還是抗輻射的啥東西做的不好……每次飛到這裡,追星儀都會耍蠢…… (其實也是設計了防輻射的..只不過今年地球磁場變化反常般的大了很多。)

但是一個追星儀耍蠢。。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… 所以飛上去1個多月,各種經過這裡… 也沒出什麼大事兒…

然而… 就在3月26號的晚上….. 出事了…..

當時,瞳觀測完一個目標,正在根據指令開始執行轉向,把目標從一個星系轉向另一個星系….. 而大概就是這個轉向的時候… 追星儀又發生了故障….

追星儀發生故障,衛星就不知道自己轉了多少,就不知道自己究竟有沒有對準目標….


根據預設的程式… 衛星自動啟動了追星儀的替代品,衛星的第二重保護機制: 衛星上的一組偵測自身空間姿態的陀螺儀…..

然而….

這組陀螺儀也出了錯….. 在本來衛星沒有旋轉的情況下,陀螺儀告訴姿態電腦,衛星本體正在以每小時20度的速度緩慢旋轉.. 星載電腦得到報告自動做出反應,讓衛星上控制旋轉的”反力輪”向反方向轉動… 試圖用反作用力糾正這個其實根本不存在的旋轉…

結果,這下衛星是真正的轉了起來…

陀螺儀又回饋給電腦,“我們轉得更快啦!!”

電腦又反應“那我就讓反力輪轉的更快一點啦!!”

就這樣一來一回的互相回饋中,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…. 但是,在當時這樣瘋狂的轉速下..這樣的安全措施根本不起作用. 反力輪依舊用最高速度旋轉,整個衛星旋轉的速度也越來越大..

星載電腦發現第二重失效保護控制措施也失效之後..衛星啟動了第三重機制,也是解決這樣旋轉問題的終極方法: 噴氣…..

萬萬沒想到! 這最後的噴氣成為壓垮衛星的最後一根稻草

日本人的程式寫反了!!!!

本來應該往旋轉的反方向噴氣… 減慢旋轉… 結果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!!!(這行指令是一周多以前沒有經過完整的測試就上傳上去了的..現在日本JAL正在調查相關原因)

於是衛星這次徹底成了旋轉的氣球… 高速旋轉之下,甩飛了太陽能電池板,甩飛了各種設備…..

徹底的掛了……


這整個事件發生在日本事件淩晨3點到4點… 當時是個週五,美國這個項目的科學家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…

出事時衛星正在南美上空…日本人在地球的另一端… 完完全全沒能對發生的這一切做出即時人為干預….

一系列的故障,和人為程式錯誤下… 電腦就這麼自己把自己玩死了…..

直到第二天一早,這群前一天晚上嗨完的美國科學家醒來,才發現收到了日本科學家的一封簡短的Email: 瞳掛了…..

好吧….

反正經過一個多月的努力.. 瞳是徹底的救不回來了…

然而,面對這個消息,最心累的哥們。。。應該是他



美國威斯康辛大學麥迪森分校的一個天文學家Dan McCammon….. 這教授是太空X射線探測的專家… 他建造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年裡,一直在研究和建造這樣的X射線微熱量計…. 但是每次都遇到了各種問題….

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… 火箭升空之後直接墜海…

幸好還有預算,當時他又趕做了第二個裝到了日本的用於替代的另一顆衛星上,命名為 【朱雀】… 朱雀在2005年7月發射升空.. 然而因為液氦洩露故障…. 他設計的這個儀器在發生上空幾個禮拜之後就徹底報廢….

他等了10年… 終於又有機會做出了第三個.. 這次裝到了瞳上…. 結果又一次不到一個月報銷…..

他對媒體表示…. 再做一台還得再花3-5年… 下一個機會是歐洲宇宙局的雅典娜探測器… 不過那顆已經被推遲到了2028年以後-。-

好吧..

頗悲情….

那麼這次瞳就一無所獲了麼?

其實收穫還是有一點的……..

日本人早就吸取了之前朱雀上去一個月就玩完的教訓…. 在瞳剛剛發射升空之後的第八天就把他的觀測儀器對準了英仙座星團….. 一個科學家早就已經想觀測了10多年.. 但是之前兩次都失敗了的目標 (一顆掉海了一顆1個月沒來得及看就掛了)

瞳發回來的資料可以揭示這個星系團裡氣體膨脹流出的速率…判斷星團品質的變化… 這個結果對暗能量的研究有關鍵意義….

這些結果可以灌出幾篇論文來….. 但是真的就只有這幾篇了…..

(恩.. 幾篇價值310億的論文…)

專案負責人表示… 我們成功用瞳觀測了3天…. 可是本來我們打算用它10年的………

未來的10年裡日本JAL也不再有相關的預算… 不太可能再發新的替換衛星上去…..

總之..那些指望著這些資料畢業的博士們…

ref

http://www.scientificamerican.com/article/software-error-doomed-japanese-hitomi-spacecraft/?print=true

http://spacenews.com/jaxa-believes-still-possible-to-recover-hitomi/https://www.nasa.gov/hitomi

https://en.wikipedia.org/wiki/Suzaku_(satellite)

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<視界奇觀>編譯整理>資料來源:英國那些事兒

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