不死鳥的傳奇

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生死未卜，義無反顧，這使得航天探測器的旅程多少有些悲壯，然而卻有這樣一個幸運兒——不向命運屈服的“隼鳥”，在探索一片從未涉足過的陌生小行星時，“身體”不幸受到巨大摧殘，甚至和地面失去了聯(lián)系。在這樣的情況下，大難不死，歷時三年重返地球，成就不死鳥傳奇的，就是“隼鳥”號小行星探測器。

目標：“絲川”

“隼鳥”號是一顆看起來很樸素的探測器，長1.6米，寬1.1米，高1米，重量也只有510千克，而通常相同壽命的人造地球衛(wèi)星重量在一兩噸左右。

不過，“隼鳥”號樸素外表的背后卻包含著很多的新技術，這些尚未成熟的新技術既賦予了探測器新的活力，也成為“隼鳥”號最終傷痕累累的重要原因。

另一個不同于當時的絕大多數(shù)探測器的地方是，“隼鳥”號的探測目標是一顆名不見經(jīng)傳的小行星，而在此之前，大多數(shù)熱門天體都是大行星。

選擇小行星，是經(jīng)過天文學家們深思熟慮的。小行星們就像太陽系的“時間膠囊”一樣，保存著太陽系早期形成之時的信息，很可能為我們了解太陽系的形成和演化提供重要的痕跡和線索。

最簡單的例子是，盡管地球已經(jīng)四十多億的高齡了，但在地球表面找到一塊30億年前的巖石十分困難，而在月球上找一塊古老的巖石要容易得多，在小行星上，則遍地都是古老的巖石。

“隼烏”號選擇的小行星尤其袖珍，目標小行星編號25143號“絲川”，是一個僅有535米長、294米寬和209米高的大“土豆”，相當于l6座胡夫大金字塔。它也是人類主動探測的最小的一顆天體。

新技術加身.

小行星“絲川”并不位于我們所熟知的，介于火星和木星之間的小行星帶，而是一顆阿波羅型小行星。這類小行星主要分布在金星和火星的軌道之間，它們的軌道和地球軌道有交點。也正因為如此，部分阿波羅型小行星接近地球的時候距離非常近，比較容易探測。

“隼鳥”號于2003年5月9日從鹿兒島航天中心發(fā)射升空。好景不長，發(fā)射后不久，超強的太陽黑子爆發(fā)，“隼鳥”號部分太陽能帆板失效，太陽能電量供應下降。雪上加霜的是，之后它的蓄電池也掛了，所以只能靠太陽能帆板提供全部的能量。但是，這個故障對于“隼鳥”號的際遇而言，還只是命運的開胃小菜。

為了實現(xiàn)低成本、低燃料消耗，“隼鳥”號使用了一個新技術——離子推進發(fā)動機。這款發(fā)動機并不是在“隼鳥”號上首次使用的，但長時間使用和驗證離子推進發(fā)動機的卻不多見，這也是“隼鳥”號的一個科學目標。這種發(fā)動機的推力比常見的化學能發(fā)動機要小得多，非常節(jié)省燃料。不過“隼鳥”號的曲折經(jīng)歷無一不和離子推進發(fā)動機有關，我們可以看到這項新技術是如何像蹦極一樣，將“隼鳥”號推進深淵，又從深淵里拉回。

失敗的第一次碰觸

2005年7月29日，“隼鳥”號的儀器首次拍攝到目標小行星“絲川”，這標志著“隼鳥”號已經(jīng)快要接近目的地了。

一切似乎都非常順利。

然而僅僅兩天后的2005年7月31日，“隼鳥”號就出現(xiàn)了第一個大問題——×軸姿態(tài)控制失靈，這相當于一架不能控制向左右轉彎的飛機。

現(xiàn)代的航天器大多采用的是三軸穩(wěn)定的方式，即通過內部控制器的調整，穩(wěn)定航天器在xyz三個坐標軸上的方位，保證航天器在漫無邊際的空間中維持自身的相對穩(wěn)定。

壞了一個方向控制的情況并不算糟糕，“隼鳥”號還可以用自己的發(fā)動機調整自身姿態(tài)。

2005年9月12日，“隼鳥”號離目標小行星“絲川”僅相距20千米，官方宣布“隼鳥”號順利抵達目的地。

然而禍不單行，10月2日，“隼鳥”號的y軸姿態(tài)穩(wěn)定也失靈了。

病情加重的“隼鳥”號并沒有醫(yī)生，所以它只能繼續(xù)硬抗。

進入11月，“隼鳥”號開始多次嘗試著陸。由于著陸時通信天線無法對準地球，因此這段時間地球和探測器之間是失聯(lián)的。外加上此時地球和小行星“絲川”之間距離較遠，光速的信號傳輸也會有幾分鐘的延遲。

這就導致了地面并不知道“隼鳥”號的情況，不知道“隼鳥”號是否有條件著陸。于是，你不知道它有沒有著陸，你也不知道你發(fā)過去的指令有沒有生效，只有它發(fā)給你消息時，你才知道它有沒有著陸。

11月12日，“隼鳥”號下降到了距離小行星表面僅55米的地方，原本準備著陸的“隼鳥”號發(fā)生了故障，停在了半空中，不知情的地面工作人員錯誤地評估了此時“隼鳥”號的狀態(tài)，人為操縱釋放了1斤重的微型著陸器“Minerva”。不過著陸器仍然距離地表太高，而“絲川”小行星自身的引力非常小，因此，在這個高度下釋放的“Minerva”逃逸到了太空，著陸器的著陸失敗了。

11月20日，“隼鳥”號首次“觸摸”到了小行星“絲川”。當時，“隼鳥”號因為不明原因的故障而在10米高的半空中停留，并進入安全模式。此時地面發(fā)出了放棄著陸和上升的指令，還沒等“隼鳥”號收到這一指令，“隼鳥”號自行降落在了小行星“絲川”的地面上。

隨后在上升狀態(tài)中，“隼鳥”號收到了來自地面的上升指令，地面收到了“隼鳥”號的著陸狀態(tài)確認，難以形容此時地面工作人員的復雜心情。著陸后，“隼鳥”號迅速上升，離開了“絲川”。

失聯(lián)了

11月25日，“隼鳥”號第二次“觸碰”到小行星“絲川”。

就在之后的第二天，病情加重了！“隼鳥”號本身就已經(jīng)有兩個方向的姿態(tài)穩(wěn)定失靈，不得已依靠發(fā)動機的推力來維持平衡。

而不幸的是，“隼鳥”號的燃料已經(jīng)泄露多時，主發(fā)動機沒有足夠的燃料可用，一時無法及時調整“隼鳥”號自己的姿態(tài)，姿態(tài)逐漸失控。而姿態(tài)的失控將意味著“隼鳥”號的天線無法對準地球，和地球的聯(lián)絡可能中斷。

局勢越來越惡化，主發(fā)動機幾乎處于棄療的狀態(tài).12月8日，最不愿意看到的事情還是發(fā)生了，“隼鳥”號與地球失聯(lián)了！

不拋棄，不放棄，成為接下來的奮斗目標。這不僅是對地面工作人員的勉勵，也是對“隼鳥”號的期待。

“隼鳥”號在失聯(lián)狀態(tài)下，姿態(tài)會持續(xù)不穩(wěn)定，然而在這些不穩(wěn)定狀態(tài)中，“隼鳥”號可能會處在一個特定的范圍內，這一范圍內的姿態(tài)下“隼鳥”號是可以與地球進行短時間聯(lián)絡的，這時候地面工作人員就可以嘗試人為啟動離子推進發(fā)動機。

另一方面，地球自身也在公轉，因此地球的視角也在不斷變化?？偠灾?，就是希能幸運地能因此聯(lián)系上正在亂轉的“隼鳥”號，希望亂轉之中也能逐漸恢復有序。

地面此時能做的，就是不斷搜尋可能由“隼鳥”號發(fā)出的信標信號，并寄希望于“隼鳥”號能夠調整回一部分姿態(tài)，能夠朝向地球哪怕一小會兒。

等待的過程是煎熬的，很多探測器在失聯(lián)之后就從此杳無音信。工作人員并不知道自己需要等待多久，大家也不知道遙遠的“隼鳥”號此時此刻正在經(jīng)歷著什么樣的煎熬，這是一個重病纏身，卻又倔強的“隼鳥”號。

2006年1月23日，經(jīng)歷了46個日日夜夜的失聯(lián)之后，地面最終等到了來自“隼鳥”號的信標信號?！蚌励B”號沒有放棄自己，地面也不會。

收到信標信號是一個好的苗頭，說明“隼鳥”號的系統(tǒng)還在正常工作，姿態(tài)調整還具備一定的功能。于是地面使用了一個最簡單的方式來看看是否能控制“隼鳥”號，地面讓“隼鳥”號發(fā)送另一個信標信號，3天后，地面收到了另一個信標信號，“隼鳥”號做到了！

2月6日，根據(jù)地面的指令，“隼鳥”號啟動了離子推進發(fā)動機，一步一步進行姿態(tài)校準和控制，將天線對準地球?！蚌励B”號的通信天線和大型衛(wèi)星電視天線是接近的，都是幾米寬的拋物面天線，長得像是一口鍋。人們用這口鍋接收衛(wèi)星的信號，“隼鳥”號也用這樣的一口鍋與地面通信。

2006年3月7日，官方正式宣布再次與“隼鳥”號恢復正常聯(lián)絡，“隼鳥”號大難不死，置之死地而后生。

然而“隼鳥”號還有個終極目標——返回地球。“隼鳥”號那病入膏肓的身體還能夠繼續(xù)這趟旅程嗎？

發(fā)動機的勉強支撐

即使是完全正常工作的探測器，地球的往返票并不像火車往返北京和上海之間那樣有軌道，也不像飛機那樣有航線，畢竟北京和上海不會長腿跑掉，因此路線的設計會簡單得多。

但是地球、“隼鳥”號和小行星“絲川”都是不斷高速運動的，高到可以使用km/s的單位來描述，在這么快的速度下往返天地之間的難度可想而知。

對于“隼鳥”號這樣經(jīng)歷了這么多坎坷和風雨的游子來說，回家或許意味著更多。人們也期待“隼鳥”號能夠回家，也期待著“隼鳥”號帶給我們來自外星的禮物。

2007年4月25日，“隼鳥”號開始回家旅途的第一次變軌。

2009年11月4日，離子推進發(fā)動機D故障。禍不單行的是，發(fā)動機D完全故障時，還有兩臺各壞了一半，發(fā)動機A和B分別有一部分器件故障。

“隼鳥”號一共有四臺離子推進發(fā)動機，分別編號為A、B、C、D，原本預計有一臺做備份，現(xiàn)在卻只有一臺完好的發(fā)動機。

幸好A和B壞的部分不一樣，地面工作人員將A和B正常工作的部分拼湊成了“一臺”可用的發(fā)動機，最終的“隼鳥”號僅剩這兩臺可以使用的發(fā)動機。而經(jīng)過技術人員的計算，這幾乎是勉強能使“隼鳥”號返回地球的最低發(fā)動機配置了。

身殘志堅的“隼鳥”號憑借著微弱的動力和強大的毅力，一步步靠近地球。這一路，“隼鳥”號走了三年。

2010年6月13日，本來有機會漂泊太陽系的“隼鳥”號主體也選擇了回歸地球，不過這項選擇的代價是墜入大氣層燒毀，“隼鳥”號的再入畫面十分絢爛，高速摩擦產(chǎn)生的視覺效果如同高空的煙花一般絢爛，“隼鳥”號在煙花中完成了自己的使命。

最終，“隼鳥”號返回艙安全著陸在預定的澳大利亞沙漠中，不死鳥回家了！