雨燕太空望远镜失控坠落:残骸或落非洲东南亚,NASA商业救援失败
【环球时报特约记者 谢昭】曾备受天文学家期待的科学重器,如今却成为悬在各国头顶上的风险。据美国“太空”网站11月1日报道,已经在近地轨道上运行了近22年的美国尼尔·格雷尔斯·斯威夫特(又称“雨燕”)太空望远镜正以无法挽回的姿态滑向大气层,即将在最近坠落,然而它具体将于何时、何地重返地球,科学家却无从知晓。...
美国“太空”网站11月1日报道,运行近22年的尼尔·格雷尔斯·斯威夫特太空望远镜(又称“雨燕”)正以无法挽回的态势滑向大气层,即将在最近坠落。它究竟何时、何地重返地球,科学家却说不准。这样的大型航天器完全失控再入,近年来并不多见,全球太空安全因此再度被摆上台面。
这颗望远镜曾是天文学家寄予厚望的科学重器,如今成了悬在各国头顶的风险。
损失难以弥补?
NASA通报称,“雨燕”将在最近几天内以失控状态再入大气层。10月20日,NASA报告其轨道已衰减至距地面约275公里,彻底失去维持稳定科学观测的能力,任务正式终止。可这座重达1.5吨的航天器具体何时何地坠落,目前尚不清楚。美国太空军预测它将在4日左右重返大气层,但高层大气密度变化难以预测,会给航天器带来额外阻力,预测结果随时可能变化。
“雨燕”在2004年11月20日由NASA送入太空,起初只打算让它工作两年。它要干的核心活儿是迅速抓到伽马射线暴并确定其位置,这是人类已知宇宙里最猛烈的爆发现象。NASA天体物理学部门主任多马加尔·戈德曼这样形容:“核武器爆炸所释放的能量根本无法与伽马射线暴相比,实际上它们堪称宇宙中最大的爆炸。”伽马射线暴来得快、去得也快,早年的望远镜常常等爆发信号被发现之后才调转方向,而那时爆炸的余辉已经暗得没法看了。星上的爆发警报望远镜(BAT)用大视场盯着天空,只要抓到伽马射线信号,卫星能在一分钟左右自己转过去,把X射线望远镜(XRT)和紫外/光学望远镜(UVOT)对准目标,做多波段后续观测。发现就能跟上,靠这套本事,“雨燕”成了这一领域里少不了的科研设施。
原定两年的任务,“雨燕”实际持续了近22年。截至任务结束,它观测了超过2000个伽马射线暴,监测了超过1400次超新星爆发,其数据支撑了约7000篇科学论文的发表。2005年,它通过短伽马暴余辉观测,为“短暴起源于双中子星并合”提供了关键证据;此后又在千新星、潮汐撕裂事件、
不过“雨燕”设计之初并未配备轨道维持推进系统。近地轨道稀薄大气阻力长期作用,它的高度持续衰减。近年来太阳活动增强导致高层大气膨胀,运行阻力进一步加大,轨道衰减速度超出工程师们的预期。“雨燕”科学操作团队负责人、美国宾夕法尼亚州立大学帕克分校的卡里尔·格伦沃尔说,没有仪器能填补“雨燕”天文台留下的所有空白。NASA的核光谱望远镜阵列(NuSTAR)可能有助于填补空缺,但它响应速度没有“雨燕”天文台快,观测的能量范围也不同。好在“雨燕”天文台留下了海量观测数据,科学家可以从中挖掘新的科学发现。
NASA“创新抢救”失败
对“雨燕”的坠落趋势,NASA并非没有补救。但它选择的方式备受争议,此前也从未尝试过:商业在轨救援服务。2025年9月,NASA与亚利桑那州初创公司Katalyst Space Technologies签署合同,由后者研制一艘名为LINK的救援航天器,计划以机械臂捕获“雨燕”并将其推升至更高轨道。合同金额约3000万美元。LINK从设计到发射仅用了约8到9个月,其时间表被NASA称为“由太阳活动驱动、前所未有地紧迫”。
LINK于2026年7月3日升空。刚开始的接近过程看着挺顺,可没过多久,它的姿态控制系统出了大毛病:反作用轮失效,航天器开始失控打转,地面控制团队用推力器使劲想压住旋转,姿态还是没能稳下来。到8月中旬,NASA与Katalyst一起确认,LINK已经没法捕获“雨燕”并把它抬升到更高轨道,救援任务就此正式取消。
NASA局长贾里德·艾萨克曼说,这是一次“高风险、高回报”的尝试,“不是我们努力想要的结果,但这不改变这项任务值得尝试的理由”。从技术上看,LINK在极短时间内验证了商业航天器快速研制、发射与在轨接近的能力,这次失败拿到的数据,对以后的卫星服务任务有参考价值。批评者则认为,“雨燕”的救援窗口一旦关上,失控坠落就板上钉钉,考虑到它本身的科研价值不小,用高风险的商业在轨救援模式并不合适。
估计至少有100公斤碎片到达地表
近年来再入大气层的其他大型航天器,情况跟“雨燕”不一样,它是彻底失控的。美国CBS新闻网站称,NASA“雨燕”任务首席科学家布拉德·琴科表示,这部重达1.5吨的太空望远镜大部分会在大气层中烧毁,不过一些密度较大的部件,比如
“太空”网站称,等“雨燕”降到距地球约120公里,气动加热让它开始升温燃烧,太阳能板与天线最先掉下来;到约78公里高度,主体结构散架。真正有可能落到地面的,是少量高密度、耐热的部件。哈佛-史密松森天体物理中心天体物理学家麦克道尔估计,一颗1.5吨级的卫星再入时“有大约10%的质量幸存并不令人意外”,照此算,可能有至少100公斤的碎片砸到地表。
报道称,“雨燕”的轨道倾角决定了它再入的范围落在赤道南北约21度的纬度带内。美国太空军追踪预测的潜在残骸落区包括非洲、澳大利亚、印度、东南亚以及中南美洲等部分地区。NASA称,这一带绝大部分是海洋,“碎片落入海面的概率远高于陆地,地面人员受伤害的概率为1/2100”,“不太可能对任何人造成伤害”。但“太空”网站称,它可能坠落的范围穿过非洲、南亚、东南亚以及拉丁美洲的人口稠密地区,所以不能不当回事。
让科学家更忧心的,其实是“雨燕”望远镜扯出的太空安全话题。LeoLabs 高级技术研究员达伦·麦克奈特给出一个数字:低轨星座不断扩张、技术更新周期又短,如今每年再入大气层的物体数量大约是5年前的10倍。他提到,卫星发射越来越多,不受控的再入事件自然跟着涨;不过真正让他不安的,不是再入物体变多,而是大型物体被丢在400英里(644公里)以上轨道的速度太快。
怎么应对?报道里说,现在对航天器的设计有要求:退役之前得留够推进能力,保证能受控再入、落到“航天器坟场”;或者走“设计用于自毁”的路子,也就是拿能彻底烧毁的材料来造,把对地面的威胁压下去。