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NASA的斯威夫特天文台正在坠落。预计今年夏末到秋天,这颗21岁的卫星就会烧穿大

NASA的斯威夫特天文台正在坠落。预计今年夏末到秋天,这颗21岁的卫星就会烧穿大气层。

斯威夫特是目前人类手中探测伽马射线暴最敏捷的天文台。伽马暴是宇宙中最猛烈的爆炸,发生在大质量恒星死亡坍缩成黑洞的瞬间,或者中子星与黑洞合并的时刻。它们毫无预兆地出现,信号短则几秒,长则几小时就会消散。斯威夫特的绝活是在探测到信号后极速转身,抢在余辉消失前对准目标,这也是它名字的由来——swift,迅捷。2004年发射至今,美国没有任何一颗在轨卫星能完全替代它的能力。

可它现在碰上的麻烦,非常朴素,也非常致命:它飞得太低了。

斯威夫特飞的是低地球轨道,那里仍残存着极其稀薄的大气。21年来,这层几乎算不上空气的气体一直在给卫星减速。更糟的是,太阳最近异常活跃,剧烈的地磁暴让地球大气层膨胀,低轨道的空气阻力随之增大。斯威夫特的轨道衰减速度比预期快得多,工程师预测它会在7月底到10月之间坠入大气层。

NASA决定救它,但方式跟以前不一样。斯威夫特不是哈勃,不值得派航天员上去修,也拿不到几亿美元的预算。去年9月,NASA把合同给了一家叫Katalyst的公司:3000万美元,9个月,造一艘无人飞船,上去跟斯威夫特对接,把它推回更高的轨道(图一)。

Katalyst全公司参与这个项目的人大约40个,全挤在同一层厂房里,喊一嗓子就能互相听见。合同签下来5个月后,工程师还在焊接零件、组装太阳能板。按传统航天项目的节奏,这个阶段离发射通常还有好几年。

“设计、测试、验证,全在同时进行,”Katalyst创始人李建熙(Ghonhee Lee)说。有些供应商根本没法在这么短的时间内交货,公司就临时换供应商,或者干脆自己造。

作为对比:NASA自己曾花了15亿美元开发一个在轨卫星维修项目,搞了将近10年,最终取消,一次也没飞上去过。美国国防部的类似计划也一再拖延。李建熙总结了那些项目失败的原因:它们没有真正的客户,也没有明确的任务目标,范围不断膨胀,进度不断推迟。“对我们来说,东西必须飞起来,否则这家公司就没有存在的理由。”

但真正让这次任务棘手的,不是时间紧或预算少,而是斯威夫特压根不是为被救援设计的。

没有对接口,没有抓取手柄,没有任何一个部位是为了让另一艘飞船靠近而预留的。Katalyst的救援飞船装了3条机械臂,每条末端有夹爪,计划在接近后寻找卫星表面任何适合抓握的边缘和结构(图二)。工程师在地面搭了一个斯威夫特底部的1:1模型来测试机械臂,但他们面对一个尴尬的事实:翻遍NASA和制造商诺斯罗普·格鲁曼的档案,找不到一张卫星底部的照片。卫星发射前的最后封装阶段,没人从这个方向拍过。

更大的未知在于21年太空环境对卫星外表的侵蚀。卫星侧面有一块散热板,但上面的涂层已经经受了21年的紫外线照射,很可能在开裂剥落,不适合抓取。外层隔热材料则长期暴露在原子氧环境中。NASA在维修哈勃望远镜时就发现过这种现象:原子氧会让柔软的塑料隔热层变得像玻璃一样脆,你捏住一角,裂纹会瞬间蔓延整片材料。

“我们不知道卫星现在到底是什么状态,不知道哪些表面能抓,”Katalyst的一位项目经理说,“所以我们尽量把系统设计得足够灵活。”

发射定在6月1日,几乎没有容错空间。到8月底或9月初,斯威夫特的高度将降到320公里以下,两艘飞船对接后的迎风面积大幅增加,大气阻力会让姿态控制变得极其困难。李坤熙说,“如果6月飞不了,这个任务就有实际危险。”

他很清楚自己在用可靠性换时间。“延迟两三个月换取多1%的可靠性?不值得。先上去再说。”他觉得NASA也理解这一点。

发射用的火箭选择同样出人意料。不是SpaceX的猎鹰9号,而是一枚2021年之后就再没飞过的飞马座XL。这是世界上第一款私营轨道运载火箭,自1990年以来飞了45次,如今只剩最后一发。

这个选择背后有硬道理。斯威夫特的轨道倾角很低,在赤道南北各20度之间运行,目的是尽量避开南大西洋异常区那片地球磁场的薄弱地带,减少辐射对科学观测的干扰。如果用猎鹰9号从佛罗里达发射,必须单独包一发专用任务才能抵达这个轨道,没法搭SpaceX的拼车航班,光发射费用就要6500万到7000万美元,比整个救援预算还多一倍。火箭实验室的运力又不够。

飞马座刚好合适。它从飞机腹部释放,机动灵活,能飞往各种不常见的轨道倾角,载荷能力400公斤,恰好够用(图三)。火箭和载机将在加利福尼亚组装,然后飞到赤道附近的马绍尔群岛夸贾林环礁,在那里从空中点火升空。

“飞马座是最后一飞了,有点可惜,”李建熙说,“因为它的架构真的很适合这类任务。”

发射后,救援飞船需要数周才能抵达斯威夫特。它会缓慢接近,机械臂上的传感器试探性地寻找可以抓住的边缘。在此之前,NASA已经关闭了斯威夫特的大部分科学仪器,把卫星调整到阻力最小的姿态,尽可能拖延坠落的时间。

没人知道机械臂触碰到21年老化的卫星表面时会发生什么。但正如那位项目经理说的:“不管怎样,我们都会学到很多。”

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图源:1 2,Katalyst Space Technologies;3,NASA/Lori Losey

信源:Clark, Stephen. "A Unique NASA Satellite Is Falling out of Orbit—This Team Is Trying to Rescue It." Ars Technica, 23 Mar. 2026