日本宇宙航空研究开发机构 (JAXA) 正在寻求救赎。今年 3 月,一个软件错误导致该机构的 Hitomi X 射线天文卫星 在太空中解体,使其原计划为期三年的任务在仅一个月后便戛然而止。
现在,JAXA 正在考虑是否在 NASA 的帮助下重建并重新发射该航天器的关键仪器——一台美国制造的 X 射线光谱仪。8 月 5 日,这两个航天机构的代表将举行会议,讨论重建构成 Hitomi 科学核心的仪器的可能性。但是,JAXA 是否能够重拾日本国民及其国际合作伙伴的信心,仍有待观察。
太空专家指出,JAXA 之前曾成功实现惊人的恢复。它曾劝说其受损的隼鸟号 (Hayabusa) 航天器 带回来自小行星的尘埃,并将其晓号 (Akatsuki) 探测器 送入环绕金星的轨道,而此前引擎故障似乎已使该航天器报废,时间相隔 5 年。
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约翰·霍普金斯大学应用物理实验室 (位于马里兰州劳雷尔) 的行星科学家、《太空系统故障》(Praxis,2005 年)一书的合著者拉尔夫·洛伦茨 (Ralph Lorenz) 说:“重要的是要注意 JAXA 在从通常是灾难性的故障中恢复方面的足智多谋。”
Hitomi 解体是因为一个错误的软件命令提示航天器旋转得越来越快,直到其太阳能电池板飞入太空。JAXA 的一项调查将未能发现该错误归咎于有缺陷的项目管理技术。
这次故障在 JAXA 位于相模原的宇宙科学研究所 (ISAS) 的各个层面都引起了反响,该研究所负责管理 Hitomi。JAXA 总裁奥村直树是三位主要官员之一,他们减薪 10% 四个月“以表达我们的遗憾并警示自己”,他在 6 月的新闻发布会上说。他还下令对该研究所的下一个大型项目进行系统审查:一项研究地球辐射带的任务,计划在未来几个月内发射。
在 Hitomi 之前,JAXA 的最低谷或许是其希望号 (Nozomi) 火星任务的失败,该任务在 2003 年掠过这颗红色星球,而未能按计划进入轨道。同年,一种新的 JAXA 火箭设计在试射期间失败,促使对所有机构项目进行审查。
屡败屡试
有些人质疑 JAXA 是否在用太少的资源做太多的事情。洛伦茨说,NASA 通常会将多项任务分配给多名项目工程师,而 JAXA 经常指派一个人负责多项任务,洛伦茨是晓号金星探测器的合作者。
奥村承认了这一点,他说 ISAS 通常会与航天器制造商一起,使用一个小型内部团队来开发任务。相比之下,Hitomi 涉及更多复杂的系统。过程中根本没有建立足够的保障措施来发现软件错误。“以前传统的 ISAS 方法不一定适合生产现代卫星和航天器,”奥村说。
JAXA 发布了关于该故障的非同寻常的技术细节级别。机构官员表示,由于 Hitomi 旨在作为一项社区任务,为全球的 X 射线天文学家服务,他们有义务解释发生了什么,以便没有人再犯同样的错误。
北海道大学 (位于札幌) 的天体物理学家伊丽莎白·塔斯克 (Elizabeth Tasker) 说,由于这种决心和开放性,“我认为 Hitomi 的继任者在 JAXA 手中是安全的。”
但是,此类项目可能很难向政客推销。“像希望号和 Hitomi 这样备受瞩目的挫折使 JAXA 难以在今天的政治氛围中为大型科学任务辩护,”华盛顿大学 (位于西雅图) 的日本太空政策专家 Saadia Pekkanen 说。
ISAS 发言人 Chisato Ikuta 说,JAXA 尚未决定 Hitomi 的继任者是否会飞行,或者它将携带哪些仪器。但是 Hitomi 最重要的科学仪器是由 NASA 提供的光谱仪;航天器在失效前收集的数据揭示了 关于英仙座星系团中气体流动的秘密。
该光谱仪似乎三度被诅咒;不同卫星上的两个早期版本因发射失败和冷却剂泄漏而丢失。即便如此,NASA 的一个咨询小组在 7 月 5 日报告说,不迟于 2023 年发射该仪器的副本“将实现 Hitomi 光谱仪的巨大科学前景”。重建成本约为 7000 万至 9000 万美元。
NASA 天体物理学主任保罗·赫兹 (Paul Hertz) 将与 JAXA 代表会面讨论各种方案。“当然,我们不会监督 JAXA,”他在 7 月 20 日对 NASA 咨询委员会说。“我们可以讨论 NASA 为防止我们犯可避免的错误而实施的实践。”
JAXA 正在进行的其他国际任务包括磁层轨道飞行器,该飞行器计划于明年在欧洲航天局的 BepiColumbo 水星任务中发射。
洛伦茨说:“当事情出错时,就是工程学的奥林匹克竞赛。”“也许飞行的最佳时机就在失败之后。”
本文经许可转载,并于2016 年 7 月 29 日首次发表。