当 NASA 的新小行星探测器在太空中发生故障时，工程师们是如何拯救它的

当哈尔·莱维森 (Hal Levison) 正打算小睡一会儿时，他得知了这个坏消息。

美国宇航局的露西号太空船于 2021 年 10 月 16 日凌晨 5:34 从我们的星球升空，因此莱维森和他的团队整夜未眠，为发射做准备。莱维森是露西号任务的首席研究员，来自科罗拉多州博尔德市的西南研究所。他回忆说，这是一次壮观的、“完美无缺”的发射。这艘太空船很快就会启程前往特洛伊小行星，这是太阳系中尚未探索的化石，与木星的距离大致相同。这些小的太空岩石被认为是由行星形成过程中形成的，它们可以揭示我们的世界是如何形成的。

但随后，在发射后仅几个小时，团队就收到了露西号的数据，显示其两个太阳能电池阵列（为航天器系统提供动力）中的一个尚未完全打开。如果没有两个太阳能电池阵列都展开，团队不确定露西号是否能到达预定目的地。

“基本任务岌岌可危，”莱维森说。没有时间小憩。“这是非常艰难的一天。”

团队立即采取行动，找出问题所在并制定解决方案。经过数月的数据调查、在计算机模型和地面备件上测试想法以及考虑科学任务的替代轨迹后，露西号工程团队制定了一个计划，并于今年夏初开始实施。现在，航天器麻烦不断的太阳能电池阵列几乎完全展开——足以让任务按计划继续进行。

“航天器的状况要好得多，”莱维森说，并称团队工程师完成的这一壮举“完全令人惊叹和辉煌”。

当任务工程师第一次发现问题时，他们并不知道问题出在哪里。所有数据显示，其中一个太阳能电池阵列没有完全展开并固定到位。工程师无法看到，因为露西号的摄像头指向外面。一切都来自有关航天器性能的数据。

露西号的太阳能电池板就像是大型折扇。当航天器发射时，太阳能电池板被折叠起来。为了展开它们，一个发动机拉动连接在每个太阳能电池板上的系索。然后，如果它完全展开，一个闩锁就会将太阳能电池板的边缘固定到位，防止其移动。

“我们认为，在部署过程中，系绳错位了，从将系绳拉向锁紧装置的线轴中脱落了，”露西号飞船首席工程师马克·埃弗茨解释道，他是该飞船的制造者洛克希德马丁公司。他补充说，团队没有关于系绳缠绕的直接数据，但他们推断，随着发动机不断拉动，系绳“开始缠绕在线轴的两侧，并形成一团系绳”。

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埃弗茨说，由于电源供应出现问题，工程师们决定他们有两个主要选择：他们可以按原样飞行露西，并改变任务路线。或者，他们可以继续拉着系索。

莱维森表示，如果团队决定让太阳能电池阵列部分收起，科学团队就可能不得不为航天器选择一条新的、耗能更少的轨道。这意味着不会前往精心挑选的八颗特洛伊小行星群。

相反，他说，航天器将飞行更短的距离到达三颗小型特洛伊小行星。莱维森对这一替代计划直言不讳，他说这些小行星“在科学上不那么有趣”。

这是因为露西号最初的飞行轨迹经过了一群种类丰富的小行星。这些小行星大小不一，颜色从灰色到红色不等，而且彼此靠得很近，因此探测器可以在一次飞行中研究许多小行星。它们的多样性引起了莱维森和其他人的兴趣，因为这很可能意味着这些小行星形成于太阳系遥远的地区。有些可能来自太阳系外层。

莱维森喜欢把特洛伊小行星称为“化石”，甚至用著名的人类化石将这项任务命名为“露西”，该化石为我们目前对早期人类祖先的理解做出了重要贡献。他解释说，这项任务旨在以其他方式解答有关我们起源的问题。

“行星不是在真空中形成的，请原谅我的双关语，”莱维森说。“行星系统是生态系统的一部分，在这个生态系统中，成长中的行星争夺食物，它们在引力的作用下相互碰撞，四处移动。”特洛伊小行星是进化过程早期的残留物，因此可以作为了解行星起源的窗口。

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因此，团队决定保留露西号太空任务的原定轨道，并制定了一项计划，将系绳拉得更用力一些，以完全展开被钩住的太阳能电池阵列。飞船系统内置了备用发动机，以防拉系绳的主发动机发生故障。

“我们从未真正设计过两个发动机同时运转。但我们发现有一种方法可以”告诉航天器无论如何都要这样做，埃弗茨说。他解释说，同时使用两个发动机可以增加扭矩或拉力。虽然这种操作不会解开缠结的系绳，但它可以将更多的系绳卷到缠结处的卷轴上，将阵列拉开并保持绳索的张力。

该团队估计，露西号有问题的太阳能电池板现在已几乎完全打开，尽管它没有用闩锁固定到位。这种配置似乎产生了足够的能量，让露西号到达其最初的目标特洛伊木马。

工程师们仍在考虑进一步拉紧系索，希望将其固定住。但埃弗茨说，这样做存在风险。系索会越来越缠结，可能会摩擦航天器，从而引发新问题。不过，他们有时间做出决定，因为露西号目前正在飞越一个团队无法使用航天器天线下载必要数据的区域，埃弗茨说。因此，任何进一步的调整都必须等到 11 月左右。