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在太空“抖一抖”,哈勃望远镜竟然修好了故障

科普小知识2022-04-05 18:19:46
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在太空“抖一抖”,哈勃望远镜竟然修好了故障

哈勃太空望远镜最近遇到了一个问题。10月初,它的一个陀螺仪出现故障,无法正常工作,因此它不得不暂时进入安全模式。但是在10月22日,美国宇航局宣布他们已经修复了备用的陀螺仪,哈勃太空望远镜应该很快重新启动。

哈勃太空望远镜在地球轨道上运行,自1990年发射以来,一直接受地面控制中心的指令,通过无线电将各种观测数据传回地球。因为它在地球大气层之上,所以图像不受大气湍流的干扰,并且具有极好的可见度。它没有大气散射产生的背景光,可以观察到臭氧层吸收的紫外线,弥补了地面观测的不足,帮助天文学家解决了许多问题。它可以被认为是天文学史上最重要的仪器之一。

10月5日,已经28岁的哈勃望远镜出现了陀螺仪故障,导致目前只有三个正常的陀螺仪工作。理论上,这三个陀螺仪不会影响哈勃的观测,但是好时光不会太长。其中一个陀螺仪是备用设备,已经7年没有启动了。当美国宇航局再次开始使用它时,望远镜发回了它自己的异常转向数据——旋转速度比正常速度快得多。

陀螺仪的基本结构是转子以每分钟19200转的恒定速度绕旋转轴旋转。这将有助于望远镜感知和保持方向。这是哈勃用来指向宇宙中不同点来观察恒星和系外行星的关键工具。

一般来说,航天器需要至少三个陀螺仪才能有效运行。最初的哈勃望远镜有六个陀螺仪。但是到了1999年,六个陀螺仪中的三个失败了。那时宇航员会定期访问哈勃进行维护,所以同年12月,当发现号航天飞机执行任务时,所有六个陀螺仪都被更换了。随着美国宇航局太空计划的中止,哈勃的人工维护将告一段落。哈勃的最后一次维护是在2009年5月。

由于它不能人工修理,只能依靠地面操作。

为了纠正备用陀螺仪运行过程中产生的错误高速率,哈勃操作小组于10月16日重新启动了备用陀螺仪。他们关闭陀螺仪一秒钟,然后在转速降低之前重新启动,以消除启动过程中可能出现的故障。然而,数据显示陀螺仪的性能没有提高,重启失败。

运营商没有放弃。他们想通过转换汇率来实现平衡。

这些陀螺仪有“高模式”和“低模式”。“高模式”是一个粗略的模式。当航天器从一个目标移动到另一个目标时,陀螺仪将保持较大的转速。“低模式”是一种精确的模式,在这种模式下,当航天器锁定目标并需要保持静止时,它会执行更精细的旋转。

10月18日,该团队控制了哈勃,并进行了一系列的改变。在每次机动过程中,陀螺仪将从“高模式”切换到“低模式”,以清除可能导致转子偏离中心并产生极高速度的障碍物。这相当于摇动旋转的陀螺仪,使其缓慢旋转。

这种方法确实有效。在10月18日的尝试之后,团队注意到陀螺仪的高速率显著下降。10月19日,团队再次切换模式。现在,陀螺仪在高低模式下看起来很正常。

哈勃的操作团队计划执行一系列附加测试,包括移动到目标,锁定目标和执行精确定位操作,以评估陀螺仪的最终性能。完成这些测试后,哈勃应该能很快恢复正常的太空探索工作。