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SpaceX将从范登堡用猎鹰9号火箭发射美国国家航空航天局的SPHEREx和PUNCH航天器

A SpaceX Falcon 9 rocket stands at Space Launch Complex 4 East (SLC-4E) at Vandenberg Space Force Base ahead of the launch of the SPHEREx and PUNCH missions for NASA. Image: SpaceX

美国国家航空航天局正准备在周一晚上发射其首个共享飞行任务,以支持科学任务理事会,两个任务将在同一枚猎鹰9号火箭上执行

船上有宇宙历史光谱光度计、再电离时代和冰探测器(SPHEREx)天文台以及组成北极仪的四艘航天器,用于为日冕和日光层(PUNCH)任务提供信号

从范登堡太空部队基地东部的太空发射综合体4发射升空定于太平洋夏令时晚上8:10(美国东部夏令时间晚上11:10,协调世界时0310)。周五,美国国家航空航天局与美国太空探索技术公司联合举行了发射准备情况审查,任务原定于周六进行,但随后美国国家航空宇航局宣布当天停止发射,以“允许团队在发射前继续进行火箭检查”

Spaceflight Now将在发射前约一小时开始直播

SMD之前的有效载荷是通过美国国家航空航天局的发射服务计划(LSP)购买的火箭专用航班,该计划由佛罗里达州肯尼迪航天中心管理。在发射前的新闻发布会上,SMD代理副局长Mark Clampin将即将到来的发射描述为“我们经营方式的真正改变”

Clampin说:“我们称之为拼车,这是SMD正在实施的一项新策略,我们可以通过同时飞行两个有效载荷来最大限度地提高发射效率,从而最大限度地增加我们的科学回报。”。“我认为另一件非常重要的事情是,我们不仅要同时发射两个任务,而且这些任务涵盖了美国宇航局每天所做的全部科学工作。所以,我们对这次发射感到非常兴奋。”

美国国家航空航天局太空探索技术公司科学任务主任Julianna Scheiman指出,虽然这是今年第一次SMD拼车任务,但不会是最后一次。该机构的星际测绘和加速探测器(IMAP)以及串联重新连接和尖端电动侦察卫星(TRACERS)任务将于今年晚些时候在拼车任务中发射

Scheiman没有说明哪个任务将携带IMAP和TRACERS,而是2024年12月20日约翰斯·霍普金斯应用物理实验室(APL)的新闻稿表示,美国国家航空航天局和太空探索技术公司的目标是“最早在2025年9月”发射IMAPhttps://blogs.nasa.gov/imap/2024/12/20/nasa-targets-september-2025-launch-for-heliophysics-missions/“>美国国家航空航天局同日发表的博客文章称,IMAP将与该机构的卡拉瑟斯日冕观测站和美国国家海洋和大气管理局(NOAA)的拉格朗日1号太空天气后续任务一起飞行

NASA’s SPHEREx (Spectro-Photometer for the History of the Universe, Epoch of Reionization and Ices Explorer), a space telescope, is situated on a work stand ahead of prelaunch operations at the Astrotech Processing Facility at Vandenberg Space Force Base in California on Thursday, Jan. 16, 2025. Image: BAE Systems/Benjamin Fry

谢曼说:“对于猎鹰和美国国家航空航天局科学部来说,这是一个重要的拼车年。非常令人兴奋!”。“我个人来太空探索技术公司是因为我想帮助降低进入太空的成本,这反过来又有助于我们进行更多的科学探索。所以,我真的很自豪我们能一起做到这一点。”

支持周六SPHEREx和PUNCH发射的猎鹰9号第一级助推器,尾号B1088,将第三次飞行。它之前曾为国家侦察局和Transporter-12拼车任务飞行过NROL-126,该任务携带了131个有效载荷,是SpaceX小型卫星拼车计划的一部分

升空后不到8分钟,B1088将在范登堡的着陆区4(LZ-4)着陆。如果成功,这将是LZ-4的第24次回收,也是SpaceX迄今为止第416次成功的助推器着陆

SpaceX’s design for the SPHEREx and PUNCH mission launch. Graphic: SpaceX

Overcoming obstacles

这次任务的发射路径并不简单。在周五的开幕词中,LSP的发射主任丹顿·吉布森感谢了美国国家航空航天局、太空探索技术公司、喷气推进实验室和美国太空部队的同事,然后指出他们“在这一过程中遇到了很多挑战”

吉布森说:“许多这些挑战给我们带来了一些发射延误,但这个团队齐心协力,努力工作,让我们克服了这一点,昨天(星期四),我们将航天器与运载火箭对接。”

Scheiman表示,存在“一系列集成问题”,其中之一涉及有效载荷整流罩内的环境控制系统,称为“阻抗失配组件”。她将其描述为降低“航天器在上升时所经历的环境”

Scheiman说:“该系统有一系列插件,120个插件,在集成过程中,我们意识到这些插件已经变成了椭圆形。因此,我们需要先暂停,了解问题,确保我们有一条安全的飞行路径。”。“一旦我们能够做到这一点并安装了更新的紧固件,我们就继续进行该操作以继续安装。”

Technicians and engineers encapsulate NASA’s SPHEREx (Spectro-Photometer for the History of the Universe, Epoch of Reionization and Ices Explorer) observatory and PUNCH (Polarimeter to Unify the Corona and Heliosphere) satellites within a protective payload fairing inside the Astrotech Space Operations facility at Vandenberg Space Force Base in California, on Thursday, Feb. 27, 2025. Image: BAE Systems/Benjamin Fry

她说,虽然这是延误的很大一部分,但这并不是全部情况。她说,有效载荷整流罩气动分离系统内的压力也存在问题

Scheiman说:“每次我们进行封装操作时,我们都会确保整流罩气动系统中的压力足以最终在飞行中分离整流罩。”。“当我们进行检查时,这一次,在初始封装后,我们发现整流罩气动分离系统存在泄漏。因此,我们需要拆开封装,修复泄漏并重新封装。”

Scheiman说,除此之外,在他们试图将封装的有效载荷从Astrotech的有效载荷处理设施运输到SLC-4E期间,还出现了天气延误

Sheiman说:“我们不想在大风或恶劣天气下这样做,这就是我们试图进行运输的第一天所看到的。”。“我们也在不干涉的基础上为这次发射进行了高优先级的射程操作

“所以我们做到了,总有一天,我们需要停下来支持正在进行的更高优先级的靶场行动。”

The Falcon 9 fairing containing the PUNCH spacecraft captured from the Surf Beach station west of VSFB by a passenger on the morning Amtrak train on March 4, 2025. Image: Southwest Research Institute

虽然Scheiman没有明确说明更高优先级的行动是什么,但很可能是无人驾驶的X-37B轨道转移飞行器从轨道返回,该飞行器于美国东部时间周五上午2:22(协调世界时0722)降落在范登堡。它在高度椭圆轨道上运行了434天后着陆

与加利福尼亚州发生的一切不同,SpaceX还在审查3月2日星期日Starlink 12-20任务发射后助推器回收失败的数据。在上升过程中发生的燃料泄漏导致发动机部分在无人机着陆后约48秒发生火灾,“请阅读说明书”,导致助推器被毁

由于事故,美国联邦航空管理局将猎鹰9号火箭停飞至3月4日。尽管美国国家航空航天局的任务不受美国联邦航空管理局的管辖,但Scheiman表示,他们仍然希望审查该问题的数据和回应,“以确保没有上升的担忧或风险,特别是对于这些重要的科学任务。”

吉布森说,美国国家航空航天局也进行了自己的评估

吉布森说:“作为美国国家航空航天局发射服务计划的一部分,我们的主要职责之一是承担任务保证的角色。因此,我们独立于太空探索技术公司进行了许多评估,为其提供了一双新的眼睛,一双不同的眼睛,以确保我们的任务不会面临任何风险。”

“因此,我们已经完成了这一过程,我们感到很舒服,这就是为什么我们能够在今天早些时候成功完成我们的发射准备审查。”

A SpaceX Falcon 9 rocket stands at Space Launch Complex 4 East (SLC-4E) at Vandenberg Space Force Base ahead of the launch of the SPHEREx and PUNCH missions for NASA. Image: SpaceX

Observing the Sun and sky

美国国家航空航天局猎鹰9号火箭上的两项任务旨在进一步加深人类对宇宙起源和太阳风的理解

SPHEREx是一台红外望远镜,将在其计划的两年任务中四次绘制整个夜空。每个通道将有102个色带,并帮助识别其他天文台的目标,如詹姆斯·韦伯太空望远镜和广域红外巡天望远镜

耗资4.88亿美元的天文台由喷气推进实验室管理,其首席研究员位于加州理工学院,该学院还与喷气推进实验室合作开发了SPHEREx。该航天器由Ball Aerospace(被BAE系统公司收购)建造,韩国天文与空间科学研究所(KASI)既是该任务的仪器,也是科学合作伙伴

SPHEREx的目标是在升空约42分钟后与猎鹰9号火箭分离,并为地面团队提供三次与天文台建立信号的机会

NASA’s SPHEREx mission will operate in low Earth orbit, detecting hundreds of millions of stars and galaxies and creating the first all-sky spectroscopic survey in the near-infrared. This artist’s concept shows the spacecraft and its distinctive conical photon shields, which protect SPHEREx’s telescope from infrared light and heat from the Sun and Earth. Graphic: NASA/JPL-Caltech

喷气推进实验室SPHEREx项目经理詹姆斯·范森说:“第一个机会将在南极洲上空。我们可以在航天器分离后一到三分钟内获取信号。”。“第二次机会是在北极斯瓦尔巴群岛上空分离47分钟后。这也是我们第一次向航天器发出命令

“第三次获得信号的机会是在分离后约63分钟,在阿拉斯加费尔班克斯上空。”

发射四天后,团队将打开望远镜的镜头盖,然后在接下来的两周内继续排出水分和其他污染物

除了可弹出的孔盖外,SPHEREx没有任何其他运动部件或推进系统。它的全铝望远镜直径为20厘米(7.9英寸),视场为11°x3.5°

校准仪器、进行实践调查以及让成像传感器足够冷的过程将在发射后持续大约37天

NASA’s SPHEREx (Spectro-Photometer for the History of the Universe, Epoch of Reionization and Ices Explorer), a space telescope, is situated on a work stand ahead of prelaunch operations at the Astrotech Processing Facility at Vandenberg Space Force Base in California on Thursday, Jan. 16, 2025. Image: BAE Systems/Benjamin Fry

Fanson说,天文台将在黎明/黄昏太阳同步极地轨道上运行,使航天器能够保持在阳光下。这确保了它在为期两年的任务中保持一致的温度

他说,这项任务的目标是在“宇宙时间”内创建一张4亿多个星系的三维地图

范森说:“我们想更好地了解宇宙起源大爆炸后的瞬间发生了什么,当时宇宙被认为经历了一场突然、剧烈、快速的膨胀,称为‘宇宙膨胀’。”

Fanson说,SPHEREx还可以帮助回答宇宙中有多少水的问题

他说:“SPHEREx将探测星际冰云,由水和其他分子组成的四种冰。”。“这项任务将提供丰富的数据档案,使天文学界在未来几十年内能够进行许多科学研究。”

NASA’s SPHEREx observatory will map the entire sky to help scientists answer big-picture questions about the origins of our universe, galaxies, and key ingredients for life in our galaxy, such as water. Operating from low Earth orbit, the telescope will sweep across the sky, taking about 600 exposures each day. Using a technique called spectroscopy, the observatory will image every section of the sky 102 times, each time using a different color filter that blocks all wavelengths except one. By combining those images, the mission will produce a map containing information about the composition of and distance to millions of stars and other objects in our galaxy and hundreds of millions of galaxies beyond. (See an animation of this process, depicted in a still artist’s concept above, at spherex.caltech.edu/video/all-sky-survey.) Graphic: NASA/JPL-Caltech

除了SPHEREx,代表PUNCH任务的另外四艘航天器将在升空后约52和53分钟从猎鹰9号成对部署。据Clampin称,这是美国国家航空航天局小型探索者(SMEX)计划的一部分,耗资1.5亿美元

其中四个是窄场成像仪(NFI)日冕仪,另外三个是野外成像仪(WFI)日光层成像仪。在90天的调试期后,它们将运行两年

NFI航天器充当日冕仪,有一个遮挡太阳的区域来测量日冕。然后,三艘WFI航天器测量日冕周围的太阳风

PUNCH项目执行官大卫·切尼说:“然后我们可以将这些图像拼接在一起,然后将它们与这些图像连接起来,基本上成为一种工具。”。“然后我们可以了解太阳风的三维方面,以及它在向地球移动时是如何发展的。”

他说,了解这一点可以帮助预报员更好地预测太空天气及其对太空资产(如宇航员和卫星)以及地面电网的潜在影响

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