日本宇宙航空研究開發機構（JAXA）在新聞發布會上解釋“瞳”衛星故障原因

　　據《自然》雜志網站報道，廣受世界天文學界期待的日本旗艦級天文衛星“瞳”（Hitomi）于今年2月17日發射升空，但在大約5個星期之后便出現翻滾失控跡象，經過詳細調查之后，日本方面宣布這顆衛星的失控情況極可能是由一項基礎工程失誤造成的。

　　簡單來說，“瞳”的姿控系統對于星體在太空中的指向感知出現混亂，于是自動啟動了一臺反推發動機試圖阻止自身繼續翻滾。但很顯然姿控系統的發動機噴射方向反了，因此啟動姿控發動機的后果是加速——而不是阻止衛星的翻滾。

　　日本宇宙航空研究開發機構（JAXA）正式宣布，這一耗資超過310億日元（約合18.88億人民幣）的衛星已經失去聯系。監測顯示至少有10塊碎片脫離衛星本體，其中包括兩側為衛星提供電力的兩片太陽能帆板。

　　此前，“瞳”一直被視作是X射線天文學的未來。美國馬里蘭大學的理查德·木肖茨基（Richard Mushotzky）表示：“這是一大科學悲劇?！?/p>

　　在本次災難性事件之前，“瞳”成功地開展了一次重要的觀測，對英仙座一個星系團內部的氣體運動進行了觀測。用于開展這項觀測的高分辨率光譜儀是經歷30年的努力才研制成功的。在此之前的兩個版本也都在此前的探測器事故中損失掉了。

　　“瞳”衛星的異常狀況在其發射升空之后數周開始出現，當時其搭載的星敏感器出現異常，這是衛星搭載用于保持自身在太空中正確姿態指向的數個子系統之一。每次當衛星運行到南美洲東海岸一片被稱作“南大西洋異常區”（South Atlantic Anomaly）的區域上空時，這一系統就會出現故障。在這一區域，圍繞地球分布的范·艾倫輻射帶距離地面相對較近，從而使飛船暴露在相對更高的輻射環境中。

　　這一情況本身并不會導致嚴重后果，然而星敏感器的問題卻接連引發了一系列的后續問題，并最終釀成悲劇。

　　災難性的翻滾

　　3月26日日本標準時間凌晨03：01（北京時間02：01），“瞳”衛星根據預設指令開始執行轉向，其指向從對準金牛座蟹狀星云轉向馬卡良205星系。就在這一過程中間的某個時刻，“瞳”星敏感器的問題讓衛星選擇替代方案，使用其搭載的一組陀螺儀來判斷自身空間姿態。然而陀螺儀系統卻錯誤地向衛星計算機發送報告，認為星體正以大約每小時20度的速度發生旋轉。于是星載計算機對此自動做出反應，命令被稱作“反應輪”的微型發動機反方向啟動，試圖阻止衛星翻滾。

　　而一旦反應輪達到最大轉速，在正常情況下一根內置的磁棒將會被釋放出來，從而阻止衛星的加速情況達到失控的程度。但這一程序執行的前提是這根磁棒必須處于適當的角度方位，在這樣的異常情況下，磁棒系統未能發揮作用阻止反應輪繼續加速。于是“瞳”衛星本體的旋轉愈來愈快。

　　隨后，飛船檢測到異常并自動進入安全模式，到了日本時間04：10（北京時間03：10）左右，再次開啟推進系統試圖阻止旋轉。但由于錯誤指令已經被上傳，此次推進操作更進一步加劇了衛星翻滾。這一錯誤指令是在數周之前被上傳的，當時相關軟件程序沒有經過適當的測試步驟，目前JAXA已經表示正在對這一事件展開調查。

　　以上所有這一系列事件發生時，衛星正位于地球的另一邊，因此日本方面無法對衛星的這些情況做出實時響應。

　　在美國， 3月25日是一個周五，項目科學家們聚在一起慶祝“瞳”衛星項目的成功開端，隨后便回家睡覺去了。周六清晨，美國方面的科學家們接到了“瞳”衛星項目主管高橋忠幸的一封簡短郵件，告知他們衛星正處于危急狀態。

　　地面望遠鏡開始對“瞳”衛星的姿態進行觀測，并發現這顆衛星正處于每5.2秒旋轉一周的翻滾之中。

　　錯失的機會

　　美國威斯康星大學麥迪遜分校的天文學家丹·邁克卡門（Dan McCammon）幫助設計并制造了“瞳”衛星的主要觀測設備之一——一臺能夠以極高精度測定X射線光子能級的X射線熱量計。此前他已經在這一設備研制上花費超過30年的努力，并曾經在此之前將這一設備安裝在ASTRO-E衛星上，但后者在2000年發射時墜毀；后來又在2005年搭載在日本“朱雀”（Suzaku）衛星上，然而由于氦泄露故障，這一設備在升空后數周便失去了功能。

　　邁克卡門表示，將需要美國宇航局投資5000萬美元，并需要花費3~5年的時間才能重新制造一臺這樣的熱量計設備。下一次搭載機會將會是歐洲空間局計劃發射的“雅典娜”（Athena）探測器，但這項計劃的預計發射時間要等到2028年之后。

　　日本埼玉大學的天體物理學家田代允指出，X射線熱量計是此次事故中最慘重的損失。原本這臺設備將可以收集到爆炸恒星，星系團以及星系間氣體成分的超精細數據。他說：“我們錯過了新科學?！?/p>

　　但“瞳”仍然為科學做出了貢獻。由于此前失敗的“朱雀”項目，科學家們為“瞳”規劃了升空后便立即執行的重要早期觀測計劃。在發射升空后大約8天，“瞳”將其X射線觀測之眼指向距離地球大約2.5億光年之外的一個英仙座星系團。通過對該星系團內氣體流出速度的測量，“瞳”能夠幫助天文學家們估算出，隨著時間推移，恒星不斷在星系內誕生和消亡，在此過程中星系團的質量是如何發生變化的。這一測量結果對于暗能量的研究具有關鍵意義。

　　木肖茨基指出，這些數據可能將發表幾篇重要的論文。但也僅此而已了。他說：“我們一共只開展了3天的觀測，而我們原本的設想是10年?！?/p>