生命即将结束 困扰在“饥饿”中的开普勒探测器再次进入睡眠状态

在网络中发现并被美国的开普勒吸引并不奇怪,因为它太奥妙了,人们总是对太空充满了好奇,不过,声音不要太大了,这台叫做老兵(veteren)的太空探测器已经再次在饥饿状态下被强行催眠了。它的主人正在等着下一次开启,并让它燃尽最后一滴血,一直到它的生命彻底结束。

援引一家外国科学网站的消息来源,开普勒上次从睡眠中醒来的时间很短就被它的主人——美国国家航空和宇宙航行局(NASA)在不到一个月时间内再次催眠。该探测器被用来探测可能位于恒星周围可居住区的系外行星,预计很快就会耗尽燃料。报道称,开普勒于2009年3月启动,但是,计划只持续了三年半,就被贪婪的NASA再次赋予了新的任务,而且在太空一待就是十年。现在它已经飞行了九年半,燃料的供应正在慢慢减少。地面控制中心已经将开普勒关闭到一个不需要任何燃料的状态,这样该机构就可以为他们所谓的“深空网络时间”节省剩余的燃料。

生命即将结束 困扰在“饥饿”中的开普勒探测器再次进入睡眠状态

报道称,本月10日,开普勒可能将再次被重新启动,并将其天线指向地球,希望它能够将数据传输回地面。“由于剩余可用燃料的不确定性,不能保证NASA能够下载科学数据。如果成功,开普勒小组将尝试用剩余的燃料开始下一次观测活动。”航天局宣布。

按照该网站的说法,这台太空探测器上一次和第19次观测活动始于8月下旬,当时飞船从睡眠中醒来,并在推进器出现故障后进行了修改。这使得探测器很难指向特定的方向。“这可能是一个技术难题,”美国宇航局说,2012年和2013年,帮助开普勒稳定和定位自身的两个反应轮出现故障。现在,NASA仅仅依靠推进器、剩余的轮子和太阳风的压力来控制飞船。但是,开普勒的工作却很是卖命,迄今为止,它已经发现了2600多颗系外行星。

“最近一个值得注意的发现是‘沃尔夫503 b’,一颗围绕明亮恒星运行的超地球大小的行星。‘沃尔夫503 b’大约是地球的两倍大,代表了银河系中最常见的开普勒行星的大小。然而,由于在太阳系中没有这种大小的行星,我们还有很多事情要去了解这种大小的行星。”美国宇航局的科学家们说。

揭秘NASA是如何让开普勒太空探测器活下来的

2016年4月8日,开普勒太空探测器运营经理索贝克,被0125的铃声吵醒时,开普勒探测器距离“死亡”只剩下一步之遥。“凌晨醒来接电话几乎从来都不是好事。这通常是一个错误的电话号码,一个醉鬼想和你交谈,或者是谁家死了人。”当索贝克走进会议室之后,告诉紧急被召来的与会者。

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当时,这台重1052公斤的探测器正在离地球7000万英里的地方绕太阳运行,在过去的七年里,它一直在扫描天空,寻找绕其他恒星运行或独自在天空中漫游的系外行星。

探测器正在为观测K2怛星的任务重新定向,该任务正在寻找超新星和恒星结构。2016年3月,NASA命令探测器使用它的9500万像素照相机移动它的位置进行一系列拍摄,并准备接收数据。但是在那个决定性的时刻,NASA发现它的远程仪器陷入了紧急状态——这是最终关闭前的最后一个阶段。它的主要计算机离线,没有数据被记录,飞船正在以惊人的速度燃烧燃料。

“我记得,2016年3月的一个星期五的凌晨1点25分,我接到了艾姆斯特派团主任马西·史密斯的电话。索贝克说:“我知道有一个计划中的飞船联系,我想她会告诉我飞船有点偏离,我们必须推一推。”。

“相反,我听到,‘我们处于紧急状态。两分钟内,我们确认了应该采取什么步骤,需要立即投入什么资源,博尔德的飞行队已经开始了恢复行动。我走进办公室。"

开普勒由NASA、制造商波尔航太(Ball Aerospace)和科罗拉多大学大气和空间物理实验室( LASP )的联合团队管理。那天晚上,当索贝克走进办公室时,每个人要么在那里,要么手握着电话,要么在打着哈欠,接下来的三天里,这个团队几乎没有离开办公室。

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运行开普勒的软件有多种模式,包括出现问题时的安全模式。但是也有一种紧急模式,以前从未在开普勒启动过,只有在范围出现严重问题时才会启动。紧急模式是当卫星认为其所有关键仪器都关闭时,它关闭了主电脑和副电脑,启动了两台备用电脑,推进器将它缓慢旋转,以保持太阳能电池板朝向太阳,获得最大功率。

这耗尽了探测器有限的燃料供应,意味着地球只能偶尔与机载系统通信。除了推进器、通信设备、主备用计算机和辅助备用计算机之外,所有系统和仪器都被关闭,这些计算机的能力不如主系统。

第一阶段是利用美国、西班牙和澳大利亚的通信天线深空网络重建与探测器的联系。强大的无线电网络上的时间必须提前几周预订,但是NASA宣布“太空紧急情况”可以立即进入。索贝克说:“当飞船仅仅进入安全模式,或者我们根本不知道发生了什么,我们不会宣布飞船紧急状态。”。“只有当我们真正相信没有它,飞船的损失即将来临时,我们才会使用飞船紧急卡。"

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在接下来的三天里,深空网络每天集中在开普勒大约20个小时。开普勒每两个小时旋转一次,它的通信天线每次旋转只能与地球上的网络保持20分钟的联系。在联系的这段时间里,NASA需要天线阵列与其他卫星进行通信,给开普勒小组一个睡觉的机会。

深空网络从探测器上获取的第一批数据表明推进器、主要通信硬件和探测器剩余的两个反作用轮已经死亡。遥测是由开普勒的应急无线电设备发送的。

这听起来很糟糕,但事实上,这是个好消息。所有这些系统都被损坏或关闭的可能性极小——只有灾难性的事故才可能造成这种情况,这将彻底摧毁通信系统。更有可能的情况是来自探测器各个子系统的数据有故障。

该小组证实,在2016年4月8日那场灾难性的清晨呼叫之前约30小时,在探测器重新定向之前,应急模式已经启动。这告诉他们上传的机动命令并没有破坏系统。下一步是让探测器进入安全模式。这将使主计算机和辅助计算机重新联机,但会关闭仪器以最大限度地降低功耗。然后,他们停止了旋转,并不断从飞船上获取数据,这大大加快了速度。

重启主计算机后,推进器、车轮和仪器的读数显示所有系统都正常。这证实了一个监控软件故障的理论,并且看来探测器愚弄了自己进入紧急模式。索贝克说:“我们还不知道是什么导致了这个问题,我们可能永远也不会知道,但是我们发现的第一个影响是一系列突然的警报,这些警报导致了机载故障保护系统做出反应。”。

“警报本身似乎是错误的。因此,飞船的反应没有涉及真实情况,只是显示了一些皮毛而已。这种情况下,由此产生的行动可能是有害的。"这一事件现在已经被归类为“暂时事件”——意味着这是一个未知的问题,已经解决了。这与“严重故障”相反,意味着一些组件已经爆炸,无法恢复。但当开普勒重新上线时,它的未来是有限的。

索贝克说,最初的燃料读数显示,探测器的紧急机动消耗了大量推进剂。“我们损失的燃料比我希望的多,但比我担心的少,”他说。他说,油箱中的燃油压力是不均匀的,所以要准确测量最终的燃油负荷需要几个月的时间。探测器不太可能在燃料耗尽之前完成K2星扫描,也不可能使用该仪器。开普勒自2009年发射到太空以来,运行得非常好。它的设计寿命为三年半,但支撑得相当好,并且一直节约推进器燃料。2012年,用于保持稳定的四个反应轮中的一个坏了,不到一年后,第二个又坏了。即便如此,NASA工程师还是找到了一种保持在线的方法。

经过几个月的计算,研究人员发现剩下的两个反作用轮可以与来自太阳的带电粒子撞击飞船太阳能电池板的力平衡。正是这种黑客行为使得K2任务成为可能。索贝克说,在这种情况下成功的关键是保持清醒的头脑和有条不紊。召集一个知道需要做什么和做的顺序的团队。“我对团队中每个人展示的承诺和采取的冷静、深思熟虑的方法印象深刻,”他说。“每个人都有能力在力所能及的时候提供帮助,在力所不能及的时候不碍事,这给我留下了深刻的印象。"开普勒将继续尽可能长的运行,寻找行星在恒星前面经过的图像。记住,直到20世纪80年代,我们还从未见过太阳系以外的行星,这让人清醒。但是开普勒已经发现了成百上千的行星,如果不是成千上万的话,也许有一天我们会找到一颗像家一样的行星。


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