逃跑的航天器
2014-09-15瑾媛
它有两个名字
ISEE-3,即International Sun-Earth Explorer-3的缩写,译为国际日地探测器-3。从名字可以看出,这颗探测器用于日地探测,更准确地说,在1978年8月发射升空前,ISEE-3设计用于研究日地环境中的地磁场和太阳风。事实上,在最初的几年,它表现不错。作为第一个立足于日-地拉格朗日L1点Halo轨道的人类探测器,ISEE-3足以被载入史册。
可是,真正让这颗探测器声名鹊起的,是它改名之后。看,名字多重要,娱乐圈的人们也许是受了这颗伟大航天器的启发吧。
1982年6月12日,ISEE-3改名国际彗星探测器(International Cometary Explorer,ICE)。从原来所在的,本可以永永远远待下去的距地球150万千米,日-地拉格朗日L1点的Halo轨道重新启程,借助1983年12月22日飞越月球上空119.4千米的机会,被甩向太阳轨道。在和地球做同心类圆运动的同时,它遇见了两位贵客。
1985年9月11日,ICE进行了有史以来第一次彗星彗尾穿越。在与贾可比尼—金纳彗星相遇时,它以75 300千米/小时的接近速度从彗核后方7 860千米处穿过。经历了彗发(星云状的发光体,包括彗核、彗星头部的重要部分)穿越之后,向地球传回了该彗星的粒子、场和波数据。
1986年3月,ICE作为美国观察团代表,参加了当时欧空局、苏联、日本纷纷发射探测器以迎接76年回归一次的哈雷彗星观测盛宴。使它成为第一个直接观测到两颗彗星的探测器。
偷来的第一
让我们回到上世纪80年代。“哈雷”可以说是我们所知的最著名的一颗彗星,自1682年英国天文学家哈雷观测到它后,这颗太阳系中最明亮最活跃的彗星,每隔76年到达离地球最近点一次的这种被称为回归的天文现象,几百年来一直被世人关注。可是直到上世纪,人类才有能力借助航天技术,近距离接触它。
1986年2月9日,是人类发射过诸多卫星、星际探测器后,“哈雷”的首次回归。为了抓住这个76年一次的探测机会,当时世界上的航天大国纷纷运筹帷幄,试图发射探测器,在哈雷彗星飞离地球最近的1985年11月27日和1986年4月11日前后窥探它的真实面貌。
这其中著名的有苏联的“织女星”探测器、欧空局的“乔托”号、日本的“先驱者”号和“彗星”号。各国争先恐后,早早地在1984年和1985年就发射了这些观察员,飞赴“哈雷”共襄盛举,可是这其中独独不见当时正与苏联争得不亦乐乎的美国。
美国人不着急,是因为早在1982年,各国张罗着研制“哈雷”彗星探测器的时候,美国人已经计划让ISEE-3改变既定任务,在不用重新发射专门探测器的前提下,也可以参与“哈雷”的观测。
美国人不着急,是因为他们拥有一个叫罗伯特·法夸尔的人。这位大师缔造了ISEE-3,却不满足于此。谁说一颗探测器只能完成一件任务,虽说不能像我们开车出门可以先去送孩子上学,然后去上班,回来时还可以绕道超市购个物那样简单,但法夸尔大师做到了。法夸尔计算出一个超级复杂迂回的轨道,可以让他的ISEE-3从他的Halo轨道上转移到可以与彗星相遇的轨道。是的,Halo轨道这个词也属于法夸尔,因为它最早出现,是在法夸尔本人1969年于斯坦福大学著就的博士论文上。
难以想象,在探测器自身携带燃料有限的条件下,仅凭借助各种空间力学和精准的时间控制,法夸尔以一人之力让改名后的ICE在其他各国的探测器遇见“哈雷”之前,提前一年遭遇另一颗彗星,成为人类第一颗近距离探测到彗星的航天器。
而这一切,仅仅是在NASA因彗星探测任务耗资巨大,犹豫不决时,梦想成为直面彗星第一人的法夸尔大师的一次圆梦。一次面对有限条件却又不忍放弃梦想时的火花乍现。
“我们打败了所有国家,”法夸尔回忆说,“欧空局,俄罗斯,日本。”里根总统甚至给他发了封祝贺信。可是那些研制ISEE-3时,提出探测日地环境科学任务的科学家们却很气愤,因为本该好好在Halo轨道上传送太阳风数据的探测器跑去看彗星了。他们甚至登报,谴责法夸尔偷了他们的探测器。
只是借一下
“其实我们并没有偷,只是借用了一下!”法夸尔说,“它最终还是会回来的”。在完成对“哈雷”彗星的观测后,ISEE-3因为已经偏离原轨道太多而停留在绕日的轨道上,成为一颗小小的人造“行星”。1991年后,ISEE-3继续研究太阳,但实际已与地球距离太远以致无法进行可靠通信了。因为距离越来越远,再工作也无益,1997年,NASA发出指令关闭了卫星。1998年,与ISEE-3的联系正式终止。
人们都说法夸尔失信了,可是航天人除了有提前几年甚至十几年的未雨绸缪外,还有足够的耐心来等待。法夸尔说,再等等,16年很快就过去了。
时间回到2014年。就像精准地计算了出逃轨道一样,人们早已预测到ISEE-3将于2014年8月回归,近距离掠过地球。ISEE-3只需在8月前接受指令,减速并重新规划轨道,它便可回到追逐彗星前的那个位置上。“你看,我们从1983年借走,2014年还回来了。总共多少年?”法夸尔说着,并快速计算,“哦,大概31年。”如今的法夸尔已经81岁。曾在ISEE-3上工作过的人,都已退休。但是把沉睡多年的探测器激活,是件让人兴奋的事情。于是人们回到档案馆,去寻找ISEE-3当年的资料,以编辑可以与之沟通的指令语言。当年跟它通信的设备也早已退役,近20年过去,深空探测网都已经不再是从前的设备。看上去困难重重。
不过,NASA不想为这个功勋卓著的探测器提供任何资金。于是一个私人研究组织将几位NASA的退休专家组建成一个团队。他们共筹集到约16万美元,决定展开民间航天活动,重新激活这艘休眠的航天器。
现在,他们正在波多黎各,利用阿雷西博天文台的18米蝶形天线重获对航天器的“控制权”。5月21日,NASA与ISEE-3重启项目签署了无偿援助太空行动协议;5月29日,成功同ISEE-3建立双向通信。接下来我们就静待8月的到来。
年轻时曾处理过ISEE-3数据的科罗拉多大学空间物理学实验室主任丹尼尔·贝克说,“这些发射出去并被遗忘的老东西能够再归来,并不常见。”NASA帕萨迪纳喷气推进实验室的一名科学家爱德华·史密斯说:“从来没有一颗航天器在沉睡了这么多年后被唤醒。这个激动人心的机会,我会严肃对待。”因为一旦错过,下次它再回归,又将是几十年。
浩瀚星辰,如果每一天体都要发射一个探测器去帮我们一探究竟,确实是不可能完成的任务。但是ISEE-3这种通过先进的轨道设计而使废弃的航天器不断拓展新用途的方案给了我们很大启发。我国的“嫦娥”2号就在完成了既定任务后,飞去了L2点,又探测了图塔蒂斯小行星,成为迄今飞得最远的中国制造。
责任编辑:武瑾媛endprint