8 个被拯救、复活和重新利用的航天器

本文发表于《大众科学》的前博客网络，反映了作者的观点，不一定反映《大众科学》的观点

本周早些时候，“罗塞塔”号航天器的“菲莱”着陆器在沉睡七个月后终于醒来。“菲莱”号去年 11 月着陆在 67P/丘留莫夫-格拉西缅科彗星上时，落在了一个阴暗的地方，没有获得足够的阳光来为电池充电。因此，在仅运行 57 小时后，着陆器就进入了休眠状态。现在，“菲莱”号重新投入运行，科学家们正在等待下一次联系，这将揭示更多关于彗星在过去几天活动的信息。

“菲莱”号并不是唯一一个死里逃生的航天器。在太空中操作数据收集机器人是一项棘手的工作；在穿越太阳系的几个月、几年甚至几十年的旅程中，可能会发生很多问题。但有时，即使所有希望都破灭了，科学家和工程师也能挽救一艘航天器。为了庆祝“菲莱”号的苏醒，让我们回顾一下多年来被拯救、复活和重新利用的一些航天器。

旅行者 2 号

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美国宇航局制造了“旅行者 2 号”来巡视外太阳系，利用了行星每 176 年才发生一次的偶然排列。该航天器的主要无线电接收器在 1978 年 4 月发生故障，需要进行一系列精细的远程干预，地面控制人员对“旅行者 2 号”进行了重新编程，使其依赖备用单元，并一直使用至今。尽管任务早期出现了这个问题，“旅行者 2 号”仍然取得了巨大的成功。在其穿越木星系统的旅程中，它捕捉到的图像与孪生兄弟“旅行者 1 号”的图像相比，显示了火山活动对木卫一的影响。“旅行者 2 号”提供了前所未有的木卫二景象，并以惊人的细节展示了土星的光环和卫星。最后，由于进行了更多的重新编程，以适应光线不足的太阳系后方的更长曝光时间，它提供了有史以来第一批天王星和海王星的近距离图像。该航天器已经运行了 37 年多，仍然将数据传输回深空网络，用于其扩展任务：探索太阳系最外围的边缘。

哈勃

自 1990 年以来，哈勃太空望远镜提供了对可观测宇宙中一些最遥远、最奇特的区域的观察。毫无疑问，哈勃彻底改变了现代天文学，但它的观测一开始并不顺利。哈勃拍摄的第一批照片是模糊的——的确，它们是无与伦比的宇宙景象，但这些图像没有达到人们对昂贵的太空望远镜的原始高分辨率照片的期望。问题是一个称为球面像差的轻微光学缺陷。基本上，哈勃望远镜镜片的外边缘大约太平了 2 微米。在 1993 年 12 月的第一次维修任务中，一组宇航员安装了一个由五对校正镜片组成的装置，缓解了模糊问题。有了这个装置以及一套其他新仪器，哈勃发挥了其全部观测潜力。

伽利略

1995 年，“伽利略”号成为第一艘环绕木星运行的航天器，但这一路并非一帆风顺，它遇到了几个大麻烦。首先，“伽利略”号的高增益天线未能打开，危及了航天器与地球通信的能力。该天线形状有点像雨伞，在航天器的头两年旅程中一直存放在航天器中。当任务控制人员在 1991 年尝试展开它时，他们发现天线的一些“肋骨”卡住了。幸运的是，美国宇航局的科学家设计了一种方法来压缩数据，以便“伽利略”号可以使用其备用天线传输回地球。然后，就在“伽利略”号接近木星时，其车载数据记录器卡住了。任务控制人员提出了另一种解决方案，“伽利略”号在几周内重新投入运行，但记录器在未来几年继续困扰着航天器。

机遇号

在 2005 年 4 月底，“机遇号”探测车的所有六个轮子都深深陷入火星土壤的一个大波纹中时，突然停止了前进。“机遇号”当时正在前往埃雷布斯陨石坑的路上，这是一个冲入一个更大的陨石坑（称为特拉诺瓦）的撞击地点。这并不是“机遇号”第一次陷入沙地，但任务控制人员仍然花了一个月的时间才将机器人解救出来。在 5 月 13 日至 6 月 4 日执行的一系列谨慎步骤中，“机遇号”必须旋转近 200 米的轮子才能获得足够的牵引力，使其向前移动一米。从好的方面来说，这给了团队一个研究周围风景和收集地形信息的机会。

玉兔

中国的首个月球车去年在其为期三个月的探险中被推定死亡了几天。由于“玉兔”号是太阳能供电的，因此月球车必须在寒冷的为期两周的月夜中冬眠（关闭其大部分系统）。但当“玉兔”号应该在 2 月 8 日从第二次冬眠中醒来时，北京的任务控制人员无法与月球车连接。幸运的是，“玉兔”号并没有死，只是睡着了。月球车在两天后恢复了在线状态，尽管它继续遇到机械控制困难。

开普勒

当开普勒号在 2013 年 5 月发生故障时，这颗搜寻行星的望远镜似乎已经走到了尽头。自 2009 年以来，它一直在天鹅座附近的天空中搜寻行星绕恒星运行的迹象。然而，开普勒号四个反作用轮中的两个出现故障，导致航天器无法精确控制其指向，危及了任务。美国宇航局的科学家和工程师不愿放弃这颗望远镜，并设计了一种让开普勒号利用阳光压力来稳定其在地球绕太阳运行的平面内的指向的方法。2014 年 6 月，开普勒号开始了其第二次任务，被称为“K2”。该望远镜现在在其新的视线范围内观察天体现象，范围从行星到超新星再到活动星系核。“K2”任务规划者从不同研究团队的提案中提取所有目标，因此开普勒号在其第二次生命中非常像一个社区望远镜。

黎明号

2014 年 9 月，“黎明号”太空探测器在前往小行星带中最大物体谷神星的途中，其离子推进器意外停止工作，航天器进入安全模式。“黎明号”号在三年前也经历过类似的故障，当时一个高能辐射粒子撞击了其电力系统。“黎明号”团队怀疑，类似的粒子是导致第二次故障的原因，因此他们采用了相同的策略来启动和运行航天器，替换了另一个离子发动机和一个不同的电子控制器，以便他们能够尽快恢复推进。四天后，“黎明号”号再次加速，愉快地前往谷神星。

光帆

行星学会的“光帆”立方体卫星经历了一段短暂但富有成果的生命。在进入近地轨道仅两天后，一个软件故障阻止了卫星与地球通信。幸运的是，当一个快速移动的带电粒子像某种宇宙除颤器一样撞击其电子板时，“光帆”号被复活了。“光帆”号在 6 月 3 日再次沉默（可能是由于电池问题），但在 6 月 6 日再次与地球取得联系。第二天，“光帆”团队部署了立方体卫星的太阳帆。这颗微小的航天器在轨道上又停留了一周，然后翻滚回地球大气层，正式结束了测试任务。行星学会将于明年启动更全面的太阳帆演示。