10年前哈勃的最终服务使命比以往更好培杰

10年前，哈勃的最终服务使命比以往更好

宇航员Mike Massimino漂浮在哈勃太空望远镜的圆柱体旁边，开始拆下将扶手固定在望远镜仪表板上的螺丝。前三个螺钉很容易就出来了，但当他把动力工具放到最后一个螺丝上时，钻头开始旋转。

他剥掉了右下方的螺丝钉它不会让步。

“我看到了我做了什么，我的心脏刚下沉，”马西米诺回忆道。

那天，马西米诺和其他宇航员迈克·古德的任务是更换哈勃的一个关键仪器的电源：太空望远镜成像光谱仪。该仪器为科学家提供有关天体的温度，化学成分，密度和运动的信息。它的电源最初并未设计为可更换，因此该团队已经使用数百种精心设计的工具进行了数月的练习，以完善操作。

“我很快就做了演绎，”马西米诺打趣道。“如果螺丝没有脱落，扶手不会脱落，然后111螺丝不会脱离面板。这意味着电源没有出来; 一个新的不会重新进入，而且STIS不再复活。我们永远都不会知道宇宙中是否存在生命，每个人都会责备我。“

十年前的今天，Massimino，Good和其他五名宇航员搭乘亚特兰蒂斯号航天飞机，最后一次飞往太空参观哈勃。在此任务期间，他们将整合新仪器，修复损坏的设备并更换着名望远镜的关键部件。

在第五次维修任务时，科学家们预计，在1990年春天发射的哈勃望远镜将有大约五年的使用年限，这是维修任务后的典型情况。但望远镜远远超过了预期，已经翻了一倍，并且没有任何迹象表明它已退出。

“这表明人们 - 工程师，技术人员，科学家，宇航员 - 可以做任何事情，”哈勃三次为宇航员约翰格伦斯菲尔德提供服务。“我们在太空中的能力确实非常无限。”

迎接挑战

2003年，在哥伦比亚号航天飞机失踪后，美国宇航局局长肖恩·奥基夫取消了未定期访问国际空间站的航天飞机任务 - 特别是最后一次服务哈勃望远镜。

美国宇航局的一些人想知道，如果该机构不打算让人类在哈勃望远镜上工作，也许它可能会发送机器人。有很多工作要做。固定望远镜并帮助锁定目标的六个陀螺仪中有三个失败了。2004年，哈勃的STIS仪器失灵并需要维修。有一次，哈勃大学无法进行大约一个月的科学研究。使用机器人完成哈勃望远镜的所有必要工作将是一项非凡的任务。

被他的同事称为Cepi的Frank Cepollina已准备好迎接挑战。Cepi是美国宇航局卫星服务能力项目的前副主任，因开发第一个为轨道卫星提供服务的计划而受到赞誉。他同样渴望找到一种方法来机械地为哈勃提供服务。他的团队努力开发一个可以通过机器人轻松安装在哈勃望远镜上的模块系统。

但是在2006年10月31日，奥基夫作为美国宇航局局长的继任者迈克尔格里芬宣布，实际上，航天飞机将再次返回哈勃。美国宇航局采取了一切必要的安全预防措施。备战航天飞机和飞行机组准备好准备从佛罗里达州的美国国家航空航天局肯尼迪航天中心发射，如果发现他们的航天飞机在升空过程中受损，他们就可以救出在望远镜上工作的团队。

这个决定将是修复标志性望远镜这一令人难以置信的旅程的第一步。

“既有救济又有兴奋，”Cepi说。“救济，因为我们以前做过人工服务，并且对我们没有机会使用这个机器人感到失望。”

虽然Cepi和他的团队正在制定一项修复破损的STIS的计划，但是Hubble的第二台科学仪器 - 调查高级摄像机也失败了。Cepi的团队决定要求宇航员打开面板并在现有机器上操作，而不是按照既定的方法开发全新的仪器来取代旧的仪器 - 这通常要花费数亿美元。

“我们第一次开发出足够精密的工具来进行在轨手术，”Cepi说。

发射定于2008年10月。在为期14天的任务中，宇航员Scott Altman，John Grunsfeld，Michael Massimino，Michael Good，Megan McArthur，Gregory Johnson和Andrew Feustel将努力修复残疾望远镜。该任务将产生持久的影响，为另一个十年雄心勃勃的科学努力奠定基础。

进一步延误

在计划于10月启动第五次维修任务之前的几个月，飞行运行人员被提醒与哈勃的科学仪器控制和数据处理部门的异常情况。

SIC＆DH包括一台管理科学仪器使用的机载计算机以及一个电子盒，它将实验过程中收集的科学数据格式化为一种易于阅读并转移回地球的语言。“如果你没有SIC和DH，那么你没有任何科学知识，”哈勃在美国宇航局位于马里兰州戈达德太空飞行中心的首席系统工程师拉里·邓纳姆说，“这是至关重要的。”

团队争先恐后地寻找答案。“它打嗝了，”Cepi说道。“它无法可靠地收集和格式化要发送到地面的科学数据。”工程师需要花费数年时间来设计和制造新机器，因此思维敏捷的团队从存储和备用SIC＆DH模块中抽取零件走出戈达德的模拟器。

“我们从20世纪80年代设计的备用装置组装了一个飞行备件，”哈勃的副项目经理Jim Jeletic说。“我们对装配好的装置进行了测试，并确保它已准备好飞行。”整个过程大约需要六个月，然后硬件才能完成任务。

最后，在2009年5月11日，亚特兰蒂斯号从肯尼迪发射并向星星出发。

一个令人激动的使命

Massimino和Good在有问题的扶手周围盘旋。回到航天飞机后，其他船员与位于休斯顿的美国宇航局约翰逊航天中心的地面工程师一起寻找解决方案。“四个小时后，我们完全停在了轨道上，”格伦斯菲尔德说。

Massimino将不同的钻头连接到动力工具的末端，试图松开螺钉。没有任何效果。与此同时，回到地球上的机械响应小组疯狂地寻找解决方案。最后，戈达德的一个团队想出了一个解决方法。马西米诺不得不撕开手柄。至关重要的是，他必须确保没有尖锐的边缘有刺穿他的西装的危险。如果可能的话，他还必须抓住任何可能漂浮的松散碎片。

Massimino支撑着自己并且拉了下来。最后，手柄挣脱了。经过长达数小时的延误，航天飞机机组人员和地球之间的通信紧张，特派团可以按计划继续进行。

在最终成功的任务中，这是一个紧张的时刻。在过去的几天里，两队宇航员成功地换了机器，安装了新仪器并更换了电池。

Grunsfeld和Feustel是第一个进行维修的团队，取代了SIC和DH，并将宽视场和行星相机2换成了更先进的相机，即宽视场相机3，它可以以更高的分辨率捕捉星星的图像。有一刻，Grunsfeld移除了宽场和行星相机2，然而，当锁定相机的螺栓卡住了。幸运的是，团队最终能够释放螺栓并将旧相机更换为新相机。

第二天，Massimino和Good安装了新的镍氢电池并更换了速率传感器单元，每个单元都包含两个故障陀螺仪。在第三次太空行走中，Feustel和Grunsfeld修复了先进的调查相机。

在2009年5月14日维修任务的第一次太空行走期间，宇航员安德鲁·费斯特尔与野外和行星相机2进行了争吵，他与约翰·格伦斯费尔德一起取代了新的宽视场相机3。自安装以来， WFC3已成像各种目标，从遥远的星系到围绕我们太阳系中其他行星的卫星。致谢：美国宇航局

在马西米诺蛮力入路导致太空望远镜成像光谱仪成功修复后的第二天，该团队准备完成望远镜的维修工作。Grunsfeld和Feustel取代了镍氢电池组并安装了一个精细的引导传感器，它可以锁定导星并将望远镜指向正确的天体。尽管有所延误，但为哈勃服务的第五次任务取得了成功。

哈勃今天

2019年1月1日，新视野号太空船被一个雪人形状的柯伊伯带对象拉链，称为Ultima Thule。这是一次启示性的遭遇--Ultima Thule是迄今为止探索过的最遥远的天体。

哈勃的最后服务任务帮助实现了飞越。在最后一次维修任务中安装的望远镜宽视场摄像机3是第一个看到Ultima Thule的人，并帮助科学家确定新视野号太空船可以与远处物体会合。在新地平线到达矮行星之前，哈勃最新的相机还发现了冥王星周围的两个小卫星。

自第五次修复任务以来，该望远镜已经进行了超过140万次观测，位于遥远的漩涡星系和绘制的暗物质口袋中。对哈勃望远镜图像的分析甚至帮助科学家获得2011年诺贝尔奖，因为他们发现我们的宇宙正在快速加速。简而言之，当地球有问题时，哈勃回答。

哈勃的高级项目科学家詹妮弗怀斯曼说：“哈勃现在状态很好。” “我们从最后一次维修任务中获得了所有梦想的结果。”

数百万专家和爱好者一起透过哈勃望远镜观察星空。拼凑出令人难以置信的图像和突破性的观察结果将一个紧密结合的宇宙历史缝合在一起，将地球与其宇宙邻居联系在一起。“哈勃把宇宙带到了报纸的头版，”格里芬说。

但望远镜远未完工。

“我们仍然在所有航天器的关键系统中都有完全冗余，”邓纳姆说，“我们今天仍在进行，这简直令人难以置信。”

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