三十多年来，哈勃太空望远镜一直在天文、宇宙学和行星科学领域取得新突破，其成果鲜有其他设备可以匹敌，更不用说超越。由于 NASA 宇航员进行了一系列维修和服务任务，没有其他轨道天文台能够在如此多年内保持如此稳定和高性能的运行。
NASA 在 1993 年至 2009 年间对哈勃进行了五次航天飞机任务，以升级科学仪器、更换故障系统并提升哈勃的轨道高度。由于地球大气层稀薄外层的摩擦，哈勃的轨道高度会随着时间推移自然衰减。随着航天飞机计划的结束，维修任务也随之停止，哈勃正缓慢但稳定地向地球下降。NASA 官员表示，如果不进行进一步干预，该望远镜在 2037 年有 50% 的几率坠入大气层。
然而，现在，哈勃的新希望正在从商业太空飞行领域中涌现。企业家兼私人宇航员贾里德·艾萨克曼正在为他从 SpaceX 购买的四次飞行中的第二次飞行做准备，他希望驾驶该公司的一艘龙飞船前往哈勃，以提升其轨道高度，而且几乎无需纳税人花费任何成本。“我认为这对全世界的科学和研究来说都是一件伟大的事情，”艾萨克曼告诉《大众科学》。
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拟议中的交会对接将是艾萨克曼资助和领导的北极星计划的一部分，该计划预计最终将以首次载人星舰飞行达到高潮。星舰是 SpaceX 正在开发的一种巨型多用途可重复使用太空运输系统。对于计划于 2023 年 3 月搭乘龙飞船发射的北极星首航任务，艾萨克曼和三名宇航员计划进行一次太空行走——这是私人宇航员的首次太空行走——并打破 1966 年双子座 11 号创下的地球轨道载人飞船最高高度记录。
NASA 已经对 SpaceX 进行了深度投资，这家公司已迅速成为全球航天飞行行业的领导者。当该机构于 2009 年 5 月对哈勃进行第五次也是最后一次航天飞机维修任务时，SpaceX 距离其猎鹰 9 号火箭的首次飞行还有一年时间，距离龙飞船首次与国际空间站对接还有三年时间。今天，SpaceX 正接近其第 200 次发射——其中 70% 是使用回收和复飞的火箭进行的。龙飞船已与空间站对接 33 次，运送货物和宇航员，包括为总部位于休斯顿的公理太空公司进行的私人包机。2021 年，SpaceX 还完成了一次自由飞行的载人龙飞船任务——艾萨克曼的首次太空飞行，名为灵感 4 号。
在加州理工学院（为 NASA 运营喷气推进实验室）之后，美国太空总署现在每年在 SpaceX 上的支出超过任何其他组织——仅在 2022 财年就超过 20 亿美元。除了空间站货物运输和宇航员往返飞行外，由科技企业家埃隆·马斯克领导的 SpaceX 还持有 NASA 的合同，负责发射高优先级的科学项目，包括数十亿美元的欧罗巴快船任务；前往近月空间的货运飞行；以及作为该机构阿耳忒弥斯计划的一部分，演示用于将宇航员送上月球表面的星舰运输服务。
除了 NASA 之外，SpaceX 还为美国军方、商业客户和外国政府提供发射服务。该公司还制造、发射和运营自己的天基宽带服务星链，星链已经是世界上最大的卫星星座。目前有 3,000 多颗星链卫星在低地球轨道运行，SpaceX 已获得联邦通信委员会的批准，可以将该网络扩展到近 9,000 颗卫星。
这张拍摄于 2021 年 4 月 24 日的图像显示了 SpaceX 载人龙飞船奋进号接近国际空间站。图片来源：NASA
所有这一切都解释了为什么当 SpaceX 和艾萨克曼提出龙飞船前往哈勃的任务时，NASA 会认真对待该提案。作为第一步，该航天局于 9 月 22 日与 SpaceX 签署了一项未注资的《太空法案协议》，以启动为期六个月的可行性研究。“我们一直在研究疯狂的想法，”NASA 首席科学家托马斯·祖布钦在 9 月 29 日的电话会议上告诉记者。“我们总是应该突破界限，而这真的很有吸引力。”
NASA 希望其最后一次航天飞机维修哈勃的任务能够将该天文台的寿命延长至至少 2014 年，届时其继任者詹姆斯·韦伯太空望远镜 (JWST) 预计将发射。尽管 JWST 最终直到 2021 年 12 月才发射，但哈勃仍在坚持。NASA 现在预计哈勃在没有任何进一步维修任务的情况下仍将运行到 2030 年代。“我们能够预测[哪些]问题最有可能出现，并提前开始解决这些问题，”位于马里兰州格林belt的 NASA 戈达德太空飞行中心哈勃项目经理帕特里克·克劳斯说。
例如，工程师们已经开发出即使在额外的机载制导硬件发生故障的情况下，也能指向哈勃并锁定目标的技术。该天文台目前有六个航天器定向陀螺仪中的三个在运行，尽管所有剩余的陀螺仪都经过升级，比那些已经关闭的陀螺仪更坚固耐用。
“我们有很多组件都超过了其预期的辐射剂量寿命，或者存在可能导致它们发生故障的各种问题。我们有相当多的冗余……我们预计，由于辐射，我们可能会看到一些退化，但这将是系统的逐渐衰退，而不是突然失效，”克劳斯说。“我认为，如果我们能够坚持到 2030 年代，那么陀螺仪和精细制导传感器之间将是一场赛跑，”他补充道。
哈勃轨道衰减是另一个问题。自 2009 年上次提升轨道高度以来，该望远镜已向下漂移了 30 多公里。NASA 的最后一次维修任务将其提升到 564 公里的高度。
SpaceX 建议将哈勃提升到一个明显更高的轨道，高度在地球上方 600 至 610 公里之间。这项研究将由 NASA 戈达德天体物理项目部的项目经理芭芭拉·格罗菲克监督，它将评估龙飞船的技术能力以及对哈勃的潜在风险。
于 10 月 19 日任命的由六名戈达德成员组成的研究小组还将考虑龙飞船除了提升哈勃轨道高度之外可能提供的其他服务。“我们目前还没有具体研究任何内容，”克劳斯说。
龙飞船并不是唯一能够到达哈勃的美国航天器。诺斯罗普·格鲁曼、波音和 Sierra Space 都拥有或正在开发适合低地球轨道任务的航天器。多年前，NASA 曾研究过派遣自己的猎户座飞船前往哈勃。“我们将考虑所有符合纳税人利益的选项，”祖布钦在 9 月 29 日的简报会上说。
由于不知道未来会怎样，当 NASA 逐步取消航天飞机计划时，它也为其他航天器访问哈勃奠定了基础。上次维修人员为望远镜配备了对接环和导航目标，以便没有机械臂的飞行器可以直接连接到哈勃。（航天飞机任务使用 15 米长的机械臂抓住望远镜，然后将天文台安装在轨道飞行器的货舱工作平台上，供太空行走宇航员进行维修。）
至少，NASA 认为哈勃在其寿命结束时需要再次访问——尽管不一定由宇航员进行。另一次交会的目的是安装一个推进模块，用于引导望远镜坠入大气层或将其提升到稳定的高海拔墓地轨道。无论哈勃是坠落到地球还是在高空停留，这样的任务都将最大限度地减少望远镜坠毁可能造成的附带损害。
“在未来 15 年左右，我们将需要前往哈勃，因为您希望进行受控再入或轨道提升，”前宇航员斯科特·奥特曼说，他曾指挥过最后两次哈勃维修任务。
“最重要的是，首先不要造成伤害。我们现在有一个伟大的天文台在那里，”奥特曼说，他现在是总部位于马里兰州贝尔茨维尔的 ASRC Federal 的总裁，这是一家技术咨询和服务提供商。“我去哈勃学到的最重要的事情是：不要着急。稳扎稳打才能赢得比赛。”
NASA 可能会决定放弃 SpaceX 的提案。哈勃运行良好，其轨道衰减并不是特别紧迫的问题。即使龙飞船前往哈勃的任务被证明在技术上可行且风险相对较低，但天文台也可能会遇到超出北极星计划时间表的问题。
前宇航员兼 NASA 首席科学家约翰·格伦斯菲尔德是一位天文学家，曾参加过哈勃的最后三次维修任务，他说一个合理的计划可能是 NASA 使用龙飞船的轨道提升飞行来收集数据，以便未来由龙飞船、星舰或其他飞行器进行维修。
“我很久以前与 SpaceX 进行的一次讨论是使用星舰——它具有如此强大的能力，您可以添加气闸、新仪器和其他大型设备——来抓住哈勃，将其带回，翻新后再放回去，”格伦斯菲尔德说。
“我没有深入研究细节，但我认为龙飞船的轨道提升风险相对较低——如果他们只做轨道提升的话，”他补充道。“存在对接过于猛烈可能会损坏某些东西的风险，例如太阳能电池阵列。哈勃的设计不如国际空间站那样坚固。”
艾萨克曼补充道：“有很多事情需要弄清楚。我认为主要目标将是如何才能安全地让哈勃比今天更健康地离开。”