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蘇聯(lián)福布斯系列探測(cè)器任務(wù)過(guò)程簡(jiǎn)介

2020-08-17 12:38 作者:HMS_Titanic-073  | 我要投稿

福布斯1號(hào)于1988年7月7日發(fā)射。在發(fā)射現(xiàn)場(chǎng),有新聞界人士、參與任務(wù)的國(guó)際科學(xué)家團(tuán)體,甚至還有美國(guó)軍方代表,這是前所未有的場(chǎng)面。 火箭上甚至還帶有意大利和奧地利鋼鐵企業(yè)的廣告!


探測(cè)器借助其ADU(自動(dòng)推進(jìn)系統(tǒng))進(jìn)入了前往火星的行星際軌道, 并于7月16日進(jìn)行了第一次中途軌道機(jī)動(dòng)。 不過(guò),在9月2日,航天器未能在一個(gè)預(yù)定的通信周期內(nèi)做出應(yīng)答。9月和10月期間,地面一直在嘗試重新與其取得聯(lián)絡(luò),但是沒(méi)有成功,最終在11月3日放棄了福布斯1號(hào)。在損失福布斯1號(hào)之前,它攜帶的太陽(yáng)物理學(xué)、等離子體及宇宙輻射儀器發(fā)回了相關(guān)數(shù)據(jù)。


調(diào)查隨即展開(kāi),在分析通信故障時(shí),追溯到了8月29日所上傳的一個(gè)軟件。在一條指令中發(fā)現(xiàn)了一個(gè)錯(cuò)誤,該指令計(jì)劃用來(lái)啟動(dòng)伽馬射線光譜儀。因?yàn)槁┑袅艘粋€(gè)連字符,所以意外產(chǎn)生了關(guān)閉姿態(tài)推進(jìn)器的命令。由于失去了太陽(yáng)瞄準(zhǔn)功能,導(dǎo)致飛行器進(jìn)人自由翻滾狀態(tài),并耗盡了電池。這是非常難堪的一件事。對(duì)于這么復(fù)雜、昂貴、 國(guó)際化的一個(gè)航天器項(xiàng)目。竟然沒(méi)有通過(guò)充分的檢查來(lái)避免人為編程錯(cuò)誤這樣的簡(jiǎn)單失誤,簡(jiǎn)直難以想象。但是讓人難堪的事情還不僅限于此,這條指令沒(méi)有經(jīng)過(guò)檢查就被直接發(fā)送到航天器。雪上加霜的是,該航天器沒(méi)有設(shè)置自動(dòng)檢查和拒絕執(zhí)行錯(cuò)誤命令的程序。

福布斯2號(hào)于1988年7月12日發(fā)射并在7月21日和1989年1月23日進(jìn)行了中途軌道機(jī)動(dòng)。后一次機(jī)動(dòng)是在距離火星6天時(shí),也就是在這一天,已經(jīng)失去聯(lián)絡(luò)的福布斯1號(hào)飛過(guò)了火星。


在行星際巡航期間,福布斯2號(hào)遇到了嚴(yán)重的問(wèn)題。它的主發(fā)射器失靈,只好使用其功率較低的備用發(fā)射器,從而降低了數(shù)據(jù)傳輸速率。另外, 星載計(jì)算機(jī)的三個(gè)獨(dú)立姿態(tài)控制處理器中的一個(gè)出現(xiàn)了故障,第二個(gè)處理器偶爾會(huì)發(fā)出假信號(hào),在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的三重冗余體系中,需要三個(gè)處理器中的兩個(gè)保持正常功能。如果兩個(gè)處理器出現(xiàn)了故障,那么出現(xiàn)故障的處理器會(huì)否決功能正常的處理器!這是一個(gè)嚴(yán)重的設(shè)計(jì)缺陷,并且最終會(huì)決定任務(wù)的命運(yùn)。盡管遇到了種種問(wèn)題,不過(guò)處理器還是能夠正常操作航天器。太陽(yáng)望遠(yuǎn)鏡儀器出現(xiàn)了瞄準(zhǔn)問(wèn)題,不過(guò)還是返回了大量正常的數(shù)據(jù)。伽馬射線儀器檢測(cè)到了數(shù)百次射線暴,并測(cè)量了其細(xì)微結(jié)構(gòu)。其他所有太陽(yáng)等離子體、太陽(yáng)物理學(xué)和天體物理儀器都正常運(yùn)行。


航天器于世界時(shí)1989年1月29日12:55靠近火星時(shí)點(diǎn)火ADU。并成功地進(jìn)入了軌道。該初始軌道為876km×80170km,相對(duì)赤道的傾角為0.87°,周期為77.91小時(shí),這段時(shí)間觀測(cè)了等離子體環(huán)境。在2月12日進(jìn)行了一次點(diǎn)火,將近拱點(diǎn)提升到6400km,將軌道周期增加到80.5小時(shí)。2月14日,該航天器陷入了段期的靜默,一度使人們有些擔(dān)心。遠(yuǎn)火點(diǎn)逐漸下降,直到在2月18日的最終ADU機(jī)動(dòng)前,軌道幾乎變成了半徑將近6270km的圓軌道,比火衛(wèi)一軌道高幾百千米。通過(guò)此次機(jī)動(dòng), 還將傾角減小到0.5°,周期調(diào)整為7.66小時(shí), 比目標(biāo)周期多了幾分鐘。


接下來(lái)ADU分離,此后的所有機(jī)動(dòng)都由探測(cè)器自己的星載推進(jìn)系統(tǒng)完成。在這個(gè)軌道上觀測(cè)了火星和火衛(wèi)一,同時(shí)規(guī)劃了最終機(jī)動(dòng),以便在4月初與火衛(wèi)一相遇。在2月23日于860km距離外以及在2月28日于320km距離處,在靠火衛(wèi)一相對(duì)近的情況下采集了高分辨率圖像。根據(jù)這些信息,將火衛(wèi)一軌道精度細(xì)化到5km。3月7日,軌道平面完全改變到0°。在3月15日和3月31日進(jìn)行兩次軌道調(diào)整,使其進(jìn)入5692×6276km的軌道,幾乎與火衛(wèi)一同步,與火衛(wèi)一的距離在200~600km之間周期性變化。 第三次比較靠近火衛(wèi)一的點(diǎn)位于191km距離處。3月25日,所有被動(dòng)遙感儀器運(yùn)行以確定兩個(gè)著陸器的著陸點(diǎn),采集足夠的數(shù)據(jù)后便可為計(jì)劃在4月9日開(kāi)展的低空掠過(guò)火衛(wèi)一表面的任務(wù)設(shè)計(jì)所需的機(jī)動(dòng)。


與此同時(shí),福布斯2號(hào)又遇到了故障的情況。備用發(fā)射器和另外一個(gè)姿態(tài)控制處理器出現(xiàn)了故障,3月26日,拍攝到了火衛(wèi)一的圖像。第二天, 在世界時(shí)8:25~12:59時(shí)的通信周期中,又傳回了額外的圖像用于導(dǎo)航。在每個(gè)此類周期中,都需要航天器轉(zhuǎn)向火衛(wèi)一進(jìn)行拍攝,然后再將高增益天線轉(zhuǎn)向地球進(jìn)行傳輸。在下一個(gè)計(jì)劃通信周期中(世界時(shí)15:58)航天器未能做出響 應(yīng)。在世界時(shí)間17:51-18:03間,檢測(cè)到了一個(gè)微弱的信號(hào)(可能來(lái)自全向天線)但是沒(méi)有收到遙測(cè)信息。信號(hào)分析表明,航天器失去了姿態(tài)控制并開(kāi)始翻滾。在失去太陽(yáng)能電力的情況下,航天器的電池會(huì)在5小時(shí)后耗盡,然后航天器失靈。盡管嘗試重新建立聯(lián)絡(luò),但是沒(méi)有效果,4月15日 官方正式宣布任務(wù)失敗。


一個(gè)調(diào)查委員會(huì)于3月31日成立。導(dǎo)致任務(wù)失敗的原因被歸結(jié)為缺少了一個(gè)故障安全軟件。這種軟件可以自動(dòng)處理航天器上的緊急情況,其中最重要的是在出現(xiàn)重要電力短缺的情況下將航天器對(duì)準(zhǔn)太陽(yáng)。最可能的直接原因是第二個(gè)姿態(tài)控制處理器失靈。很明顯,這種航天器的系統(tǒng)和軟件還沒(méi)有到達(dá)成熟的水平。

結(jié)語(yǔ):蘇聯(lián)從金星9號(hào)任務(wù)開(kāi)始,曾連續(xù)取得一系列成就,并在織女星任務(wù)及1986年哈雷彗星任務(wù)中到達(dá)頂峰,這次損失這兩艘航天器是長(zhǎng)期以來(lái)的首次失敗。它激起了強(qiáng)烈的反響,并暴露于國(guó)際社會(huì)。1989年5月,,一個(gè)國(guó)際科學(xué)家團(tuán)隊(duì)在莫斯科召開(kāi)會(huì)議,對(duì)這次任務(wù)失敗進(jìn)行剖析。在會(huì)議上,拉沃契金設(shè)計(jì)局副局長(zhǎng)給出了很多與航天器無(wú)關(guān)的說(shuō)辭,這使很多人感到憤怒。他無(wú)法采用蘇聯(lián)以往隱瞞事實(shí)不承認(rèn)系統(tǒng)故障的做法。不過(guò)蘇聯(lián)航天研究所的科學(xué)家對(duì)故障原因表現(xiàn)的比較坦率。聽(tīng)眾們提出憤怒且尖銳的問(wèn)題,這是蘇聯(lián)從未習(xí)慣過(guò)的。最終,外國(guó)科學(xué)家沮喪地離開(kāi)了莫斯科,而蘇聯(lián)項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)則士氣低落。


蘇聯(lián)福布斯系列探測(cè)器任務(wù)過(guò)程簡(jiǎn)介的評(píng)論 (共 條)

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