SpaceX将在范登堡的猎鹰9号火箭上发射NASA的SPHEREx和PUNCH航天器
2025-03-10 来源: spaceflightnow.com
一枚SpaceX猎鹰9号火箭矗立在范登堡太空部队基地的太空发射综合体4东部(SLC-4E),为NASA发射SPHEREx和PUNG任务。图片:SpaceX

美国国家航空航天局正准备于周一晚上用猎鹰9号火箭进行两次飞行,这是它为支持科学任务理事会而进行的第一次顺风车飞行。

船上有宇宙历史光谱光度计、再电离纪元和冰川探测器(SPHEREx)天文台,以及组成极光仪的四个航天器,以统一日冕和日光层(PUCK)任务。

从范登堡航天部队基地的航天发射综合体4 East发射升空定于晚上8点10分。PDT(晚上11:10)美国东部夏令时,0310 UTC)。周五,NASA和SpaceX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NASA宣布将停止当天的发射,以“允许团队在发射前继续进行火箭检查。”

太空飞行现在将在发射前大约一小时开始进行现场报道。

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SMD之前的有效载荷通过NASA的发射服务计划(LSP)购买了火箭上的专用飞行,该计划由佛罗里达州的肯尼迪航天中心管理。在发布前的新闻发布会上,SMD代理副副署长Mark Clampin将即将推出的产品描述为“我们的业务方式发生了真正的变化”。

“我们称之为搭车共享,这是SMD正在实施的一项新战略,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,因此我们可以最大限度地提高我们的科学回报,”克兰平说。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NASA每天所做的全部科学。因此,我们对这次发射感到非常兴奋。“

美国国家航空航天局SpaceX科学任务负责人朱莉安娜·谢曼指出,虽然这是今年的第一次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点电动力学侦察卫星(追踪器)任务将于今年晚些时候发射,执行搭便车任务。

Scheiman没有说明哪个任务将携带IMAP和跟踪器,但2024年12月20日press release 约翰霍普金斯应用物理实验室(APL)表示,NASA和SpaceX的目标是“最快在2025年9月”发射IMAP。一个单独的blog post 美国国家航空航天局同一天表示,IMAP将与该机构的卡拉瑟斯地冕天文台和国家海洋与大气(NOAA)的空间天气一起飞行,继续执行拉格朗日1号任务。

2025年1月16日,星期四,在加利福尼亚州范登堡太空部队基地的Astrotech处理设施,NASA的SPHEREx(宇宙历史光谱光度计,再电离纪元和冰川探测器),一个太空望远镜,位于发射前的工作台上。图片来源:BAE系统公司/本杰明·弗莱

“对于猎鹰和NASA科学公司来说,这是一个重要的共享年。非常令人兴奋!“谢曼说。我个人来到SpaceX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,我真的为我们能一起做到这一点而感到自豪。

猎鹰9号第一级助推器支持周六发射的SPHEREx和Pack,尾号为B1088,将进行第三次飞行。此前,它为国家侦察办公室和运输者-12乘客共享任务发射了NROL-126,作为SpaceX的小卫星拼车计划的一部分,该任务携带了131个有效载荷。

起飞后不到8分钟,B1088将在范登堡的着陆区4(LZ-4)触地得分。如果成功,这将是LZ-4的第24次回收,也是迄今为止SpaceX成功着陆的第416次助推器。

SpaceX公司为SPHEREx和PACK任务发射的设计。附图:SpaceX

克服障碍

对于这次任务来说,发射的道路并不一帆风顺。在周五的开幕词中,LSP的发射主管丹顿·吉布森(Denton Gibson)感谢了NASA、SpaceX、喷气推进实验室和美国太空部队的同事,并指出他们“在这个过程中遇到了很多挑战”。

吉布森说:“这些挑战中的许多都给我们造成了一些发射延迟,但这个团队齐心协力,勤奋工作,帮助我们渡过了难关。昨天(星期四),我们将航天器与运载火箭配对。”

Scheiman说,有一系列的集成问题,其中之一涉及有效载荷整流罩内的环境控制系统,称为“阻抗不匹配组件”。她将其描述为降低了“航天器在上升过程中所经历的环境”。

该系统有一系列插件,120个插件,在集成过程中,我们意识到它们已经变成了椭圆形。因此,我们首先需要暂停,了解问题,确保我们有一条安全的飞行路线。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。

2025年2月27日星期四,技术人员和工程师将NASA的SPHEREx(宇宙历史光谱光度计、再电离纪元和冰川探测器)天文台和PUCK(统一日冕和日光层的偏振仪)卫星封装在加利福尼亚州范登堡太空部队基地Astrotech空间作战设施内的有效载荷整流罩内。图片来源:BAE系统公司/本杰明·弗莱

她说,虽然这是延误的一大部分,但这并不是全部情况。她说,有效载荷整流罩的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后,我们都要确保整流罩气动系统中的压力足够,最终能够在飞行中分离整流罩。”当我们进行检查时,这一次,在最初的封装之后,我们发现整流罩气动分离系统存在泄漏。所以我们需要解封,修复泄漏,然后重新封装。

Scheiman说,最重要的是,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送到SLC-4E的一段时间内,也有天气延误。 

我们不想在大风或恶劣天气下这样做,这就是我们第一天试图进行运输时看到的情况,希曼说。“我们也在不受干扰的基础上进行这次发射,进行高优先级的射程操作。

因此,有一天,我们确实需要退出,以支持正在发生的更高优先级的范围操作。

2025年3月4日,一名乘客在早上乘坐美铁列车时从VSFB以西的冲浪海滩车站拍摄到了猎鹰9号整流罩,其中包含PING航天器。图片来源:西南研究院

虽然Scheiman没有明确说明更优先的行动是什么,但它很可能是无人驾驶的X-37B轨道转移飞行器从轨道返回,该飞行器于周五凌晨2点22分降落在范登堡。东部时间(0722 UTC)。它在高度椭圆形的轨道上运行了434天后降落。

与加州发生的一切不同,SpaceX还在审查3月2日周日Starlink 12-20任务发射后失败的助推器回收数据。升空过程中的燃油泄漏导致在无人机着陆约48秒后发动机部分起火,这导致助推器被摧毁。

由于这起事故,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NASA的任务不受美国联邦航空局的管辖,但谢曼表示,他们仍然希望审查该问题的数据和回应,以确保不存在攀登的担忧或风险,特别是对于这些重要的科学任务。

吉布森说,NASA也进行了自己的评估。

作为NASA发射服务计划的一部分,我们的主要角色之一是我们具有任务保证角色。因此,许多这些评估,我们做独立于SpaceX,给它一个新的眼睛,一个不同的眼睛,以确保我们没有招致任何风险,我们的任务,“吉布森说。

因此,我们已经经历了这一过程,我们感到满意,这就是为什么我们能够在今天早些时候成功地完成发射准备情况的审查。

一枚SpaceX猎鹰9号火箭矗立在范登堡太空部队基地的太空发射综合体4东部(SLC-4E),为NASA发射SPHEREx和PUNG任务。图片:SpaceX

观察太阳和天空

美国国家航空航天局在猎鹰9号火箭上的两项任务旨在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,它将在计划的两年任务期间四次绘制整个夜空的地图。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。

天文台耗资4.88亿美元,由喷气推进实验室管理,其主要研究人员设在加州理工大学,加州理工大学也与喷气推进实验室合作开发了SPHEREx。该航天器由鲍尔航天公司(由BAE系统公司收购)建造,韩国天文和空间科学研究所(KASI)既是这次任务的仪器,也是科学合作伙伴。

SPHEREx的目标是在发射约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的SPHEREx任务将在近地轨道上运行,探测数亿颗恒星和星系,并创建第一个近红外全天光谱调查。这位艺术家的概念展示了航天器及其独特的圆锥形光子屏蔽物,它保护SPHEREx的望远镜免受来自太阳和地球的红外光和热量的影响。附图:NASA/JPL-加州理工学院

“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得信号。“喷气推进实验室SPHEREx项目经理詹姆斯·范森说。第二次机会是在北极斯瓦尔巴特岛上空分离47分钟后。这也是我们第一次向航天器发送命令。

第三次获得Signal的机会是在分离约63分钟后,在阿拉斯加的费尔班克斯上空。

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

除了可弹出的光圈盖外,SPHEREx没有任何其他移动部件或推进系统。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,进行实践测量,让成像传感器变得足够冷的过程将在发射后持续大约37天。

2025年1月16日,星期四,在加利福尼亚州范登堡太空部队基地的Astrotech处理设施,NASA的SPHEREx(宇宙历史光谱光度计,再电离纪元和冰川探测器),一个太空望远镜,位于发射前的工作台上。图片来源:BAE系统公司/本杰明·弗莱

范森说,天文台将在黎明/黄昏太阳同步的极地轨道上运行,使航天器保持在阳光下。这确保了它在两年的任务中保持一致的温度。

他说,这项任务的目标是创建一张跨越宇宙时间的超过4亿个星系的三维地图。

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的、戏剧性的、快速的膨胀,称为‘宇宙膨胀’。”

范森说,SPHEREx还可以帮助回答宇宙中有多少水的问题。

“SPHEREx将探测星际冰云,四个由水和其他分子组成的冰,”他说。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进行许多科学研究。

NASA的SPHEREx天文台将绘制整个天空的地图,帮助科学家回答有关我们宇宙的起源、星系以及我们银河系生命的关键成分(如水)的宏观问题。该望远镜从近地轨道运行,每天将扫描天空,拍摄约600张照片。使用一种名为光谱学的技术,天文台将对天空的每一部分进行102次成像,每次都使用不同的滤色器,该滤色器可以遮挡除一个波长以外的所有波长。通过将这些图像组合在一起,任务将生成一张地图,其中包含我们银河系和更远的数亿个星系中数百万颗恒星和其他天体的组成和距离信息。(这一过程的动画,由上面的一位静止艺术家的概念所描述,请访问ball ex.caltech.edu/Video/all-sky-Survey。)附图:NASA/JPL-加州理工学院

除了SPHEREx,代表PACK任务的另外四艘航天器将在发射后大约52分钟和53分钟成对地从猎鹰9号上部署。根据Clampin的说法,这是NASA小探险者(SMEX)计划的一部分,耗资1.5亿美元。

其中一个是窄场成像仪(NFI)日冕成像仪,另外三个是野场成像仪(WFI)日球层成像仪。在90天的试运行期间后,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,这三个WFI航天器测量日冕周围的太阳风。

“然后我们可以把它们缝合在一起,然后我们把它们和那些图像连接起来,基本上就成了一种乐器,”打孔项目主管大卫·切尼说。“然后我们就可以了解太阳风的三维形态,以及它是如何向地球移动的。”

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的潜在影响,不仅是宇航员和卫星,还包括地面电网。

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