一个 bug 害价值 2.86 亿美元的航天器失踪

摘要：日本宇航局声明损失了一颗天文探测卫星。

日本宇宙航空研究开发机构正在调查导致瞳（Hitomi）坠落的因素。

日本的旗舰天文探测卫星Hitomi于2月17日成功发射，但是仅仅过了五周，就失控坠落，原因可能是一个基本的工程错误引起的。由于不知道在太空如何确定方位、试图停止自身旋转，Hitomi的控制系统显然指令推进器往错误的方向喷火，结果加快而不是减慢卫星的旋转。

4月28日，日本宇宙航空研究开发机构（JAXA）宣布这颗卫星失踪，卫星造价高达310亿日元（2.86亿美元）。从卫星主体脱离的部件至少有十块，包括提供电力的两块太阳能电池板桨板。

Hitomi被看作是X射线天文学的未来。马里兰大学科利奇帕克分校的天文学家理查德·莫索基（Richard Mushotzky）说：“这是科学界的一个悲剧。”

这颗卫星在事故发生前设法观察到了一个重要的天文现象，捕捉英仙座星系团里面的气体运动。负责观察的仪器是高分辨率光谱仪，已经运转了30年。之前两个版本已经在此前的航天器故障中丢失了。

Hitomi的麻烦始于发射后几周，麻烦出在“星体跟踪器”系统，这是旨在让卫星在太空确定方位的几个机载系统之一。只要经过南美洲东海岸，通过一个名为南大西洋异常地带的区域，这个星体跟踪器就会出现故障。在这里，包围地球的辐射带会在大气层中相对降低点，因而使卫星受到高能粒子的更多照射。

这本身应该不是什么致命的问题。但是，星体跟踪器问题引发了一系列连锁故障。

旋转周期

3月26日日本时间凌晨3点01分，航天器开始了预编程的机动旋转，以便将观察点由蟹状星云转向马卡良205星系。就在转动途中，星体跟踪器出现的问题导致Hitomi改而依赖另一种方法（一套陀螺仪），计算其在太空的方位。但是那些陀螺仪错误地报告，航天器在以每小时约20度的速度旋转。名为反作用轮的小电机于是开始转动，抵消所谓的旋转。

一旦反作用轮达到最大旋转速度，磁棒通常会用来防止它们加速失控。但是磁棒必须做好三维定位，才能正常工作，所以它未能减慢反作用轮。结果，Hitomi转得越来越快。

图片来源：JAXA

随后，航天器自动切换进入到安全模式，大概在凌晨4时10分，点燃推进器试图停止转动。但是由于上传了错误命令，点燃操作导致航天器进一步加快。（这个错误的命令在几周前被上传到卫星，未经过相应测试；JAXA声称，它正在调查到底发生了什么事。）

发生这一切时，Hitomi正好在地球的另一边，无法与控制器进行实时通信。

远在大洋彼岸的美国，那天是3月25日周五，科研团队的科学家们早早上床，庆祝看起来一次很成功的发射任务。可是周六上午，他们醒来后收到了项目经理高桥忠幸（Tadayuki Takahashi）发来的一封简短的电子邮件，他说航天器遇到了紧急情况。

此后，地面望远镜拍下了Hitomi大概每隔5.2秒钟就旋转一次的照片。

错失的机会

威斯康星大学麦迪逊分校的天文学家丹·麦卡蒙（Dan McCammon）帮助设计和建造了Hitomi的主要科学仪器：X射线热量计，它可以异常精确地测量X射线光子的能量。30多年来，他一直在钻研这项技术，并且曾应用于ASTRO-E飞行任务上，这项任务在2000年发射时宣告失败，还用于朱雀航天器，当时在2005年发射后没几周，氦泄露导致该仪器毫无用处。

麦卡蒙表示，制造一个替换的热量计，需要美国宇航局花大约5000万美元，需要另外三至五年的时间。它的一个版本定于用在欧洲航天局的雅典娜飞行任务上，但那要到2028年才发射。

日本埼玉大学的天体物理学家田代诚（Makoto Tashiro）说，损失最大的是热量计。它负责收集关于爆炸恒星、星系团、星系之间气体及更多天文现象的大量细节。他说：“我们失去了新的科学成果。”

但是Hitomi可能仍在为科学做贡献。由于朱雀航天器早期遇到的故障，Hitomi科学家已计划一项重要的早期观察。发射后大概八天，Hitomi将X射线对准了英仙座星系团，离地球大概2.5亿光年。通过测量从该星系团流出来的气体的速度，Hitomi就能揭示随着恒星的新生和灭亡，星系团质量是如何变化的――这可以测验一种名为暗能量的重要宇宙参数。

莫索基表示，这一项观察也许能够引发Hitomi带来的一系列论文，但今后再也没有机会了。

他说：“我们才观察了三天，我好希望观察了十年。”

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