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真钱棋牌:空间望远镜接连“罢工” 都是陀螺仪惹的祸吗?

时间:2018/10/18 15:49:12  作者:  来源:  浏览:0  评论:0
内容摘要:  先是哈勃空间望远镜因陀螺仪故障暂停科学观测。紧接着,钱德拉空间望远镜也进入安全模式。尽管后者的原因还在排查中,但也不排除陀螺仪失灵的情况。  再往前追溯,开普勒空间望远镜也曾经因为陀螺仪故障而被迫改造为K2望远镜继续工作。  那么,屡屡“罢工”的陀螺仪对空间望远镜观测来说意味...

  先是哈勃空间望远镜因陀螺仪故障暂停科学观测。紧接着,钱德拉空间望远镜也进入安全模式。尽管后者的原因还在排查中,但也不排除陀螺仪失灵的情况。

  再往前追溯,开普勒空间望远镜也曾经因为陀螺仪故障而被迫改造为K2望远镜继续工作。

  那么,屡屡“罢工”的陀螺仪对空间望远镜观测来说意味着什么?空间望远镜在太空中还会面对哪些其他风险?科学家和工程师在打造空间望远镜时又是如何考量的?

  确保望远镜姿态稳定指向精确

  在茫茫宇宙中,天文学家们想要观测的可能是某一个特定的天区或天体。如何能让在轨道上运行的空间望远镜“听话”地指向观测目标呢?

  “这主要依赖由陀螺仪等组成的瞄准控制系统来实现。陀螺仪可以测量出望远镜的移动速度,确保它在观测中能保持稳定的姿态和正确的指向。”中科院国家天文台研究员平劲松介绍道。

  形象一点说,空间望远镜在空中的观测主要是给特定的目标“拍照”。生活中,相信大家都有过因手抖而拍出模糊照片的体验。

  “而有了陀螺仪的帮助,空间望远镜就可以保持稳定的姿态,通过长时间的曝光拍出清晰的图像,满足科学家的观测需求。” 中科院长春光学精密机械与物理研究所空间新技术部主任徐伟解释道。

  事实上,陀螺仪不仅应用在高大上的空间望远镜里,也许还藏在你的手机里。当你按下快门时,陀螺仪会测量出手机翻转的角度,将手抖产生的偏差反馈给图像处理器,对镜头的抖动方向及位移给出补偿,从而拍出清晰的图片。

  听上去,陀螺仪好像有着“定海神针”一样的效果。如此重要的部件,自然是轻易不能坏。2009年,在对哈勃空间望远镜进行第4次维修时,宇航员全部更换了它的6个陀螺仪,其中有3个是增强型陀螺仪,预计使用寿命更长。

  平劲松介绍,来自美国国家航空航天局的消息显示,目前哈勃望远镜只剩下两个增强型陀螺仪在运行。尽管在只有1个陀螺仪运转的情况下,哈勃望远镜也可以维持相对低效率的工作,但要有3个陀螺仪正常工作,它才能最高效地进行观测。

  风险不只来自失灵的陀螺仪

  尽管最近的消息,大多聚焦于失灵的陀螺仪,但空间望远镜在复杂的空间环境里运行,还面临着许多其他的挑战。

  如果将这些风险进行排序,平劲松认为,首要的是能源系统,如果一旦没有能源保障,就无法工作了。目前空间望远镜能源系统主要由太阳能帆板电池组成。如果太阳能帆板不能正常打开,或者因老化不能正常工作,“断电”的后果也是很恐怖的。

  其次,是包括陀螺仪在内的关键部件出现老化失灵,带来姿态控制等方面问题,以至于难以进行科学观测。

  在徐伟看来,一般而言,在设计寿命期里,空间望远镜陀螺仪出现故障的概率比较低。而超长时间服役带来的老化失灵,则是很正常的现象,没有什么可大惊小怪的。

  再者,就是宇宙中的超高能带电粒子对望远镜内部电子设备的冲击。平劲松介绍,很多情况下,超高能带电粒子诱发的航天器异常表现为,电子设备或系统出现数据或逻辑状态跳变、工作模式非受控地切换、逻辑运行或执行操作异常等故障。

  “有些电子设备或系统故障,可以通过地面工作人员对系统进行重启来进行修复,有些则会导致航天器彻底失灵,无法正常工作。”平劲松说道。

  此外,来自宇宙中较大尘埃的撞击,可能带来望远镜表面器械的损伤。如果撞到镜筒,可能影响相对较小,一旦伤及镜面会影响观测。

  作为空间望远镜中的主力大将,哈勃空间望远镜、钱德拉空间望远镜,目前都是暂停科学观测的状态。万一它们就此退役,那有相关观测需求的天文学家们还可以指望谁?

  徐伟介绍,由美国国家航空航天局、欧洲空间局等联合研发的詹姆斯·韦伯空间望远镜,目前正在紧锣密鼓的研制中。尽管其发射时间一直在推迟。但有着“史上最强大空间望远镜”之称的它,仍然被天文学界寄予厚望。


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