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停工一个多月后,哈勃终于重回正轨

发表时间:2021-07-19 22:32:00  来源:野望文存  浏览:次   【】【】【


1990425日,发现号(Discovery)航天飞机将哈勃空间望远镜送入了轨道。位于地球轨道的哈勃望远镜避开了大气层的扰动,可以一览无余地观测行星、恒星和星系,其中一些距离地球甚至超过134亿光年。

图片来源:NASA/史密松天体物理中心(Smithsonian Institution/洛克希德·马丁太空系统公司(Lockheed Martin Space Systems Company


美国东部时间613日,哈勃空间望远镜(Hubble Space Telescope)上的有效载荷计算机(payload computer)意外停止了工作,一个多月的时间过去了,面对哈勃十多年来最严重的故障,美国航空航天局(NASA)终于在716日成功切换到了备用计算机,并于717日让哈勃的运行重回正轨,恢复收集科学数据。


一开始,任务工程师怀疑是内存模块退化导致的故障,而实际情况比想象中更棘手,直到一个月后的714日,NASA才确定了哈勃计算机问题的可能原因所在:功率控制单元(Power Control UnitPCU)。


NASA天体物理学主任保罗·赫兹(Paul Hertz)表示:哈勃这一特殊的异常意味着,在问题解决之前它无法进行观测任务,除此之外与NASA处理的其他异常没有本质区别。而解决问题的一个典型方法就是,考虑所有可能出错的地方,按故障可能性进行排序,然后尝试去找到问题所在并尝试解决它。


有效载荷计算机停止运行后,哈勃望远镜的运营团队在第二天进行了重启,同样的问题又再次出现,于是团队又检查了内存模块退化作为起因的可能性,616日曾多次尝试切换至备份模块,均未成功。


运营团队因而推测内存问题只是一个表象,真正的病灶可能在于计算机的多个硬件,623~24日,团队首次启动了太空中的备用有效载荷计算机,两台有效载荷计算机共有的硬件包括中央处理模块(Central Processing ModuleCPM)、标准接口(Standard InterfaceSTINT)、通信总线以及内存模块,但测试表明,来自主机和备用机的多种硬件组合都遇到了相同的错误:写入或读取内存的命令不成功。接下来2~3周里,哈勃运营团队排查了以上四种硬件外的其他硬件,同时审查、更新和模拟切换到备份硬件所需的所有操作程序、命令和其他相关项目。


多番测试之后,团队认为问题出在功率控制单元上。


功率控制单元和有效载荷计算机都位于望远镜的科学仪器命令和数据处理(Science Instrument Command and Data HandlingSI C&DH)单元中,作用是为有效载荷计算机的硬件提供稳定的电压。功率控制单元包含一个电源调节器,可为有效载荷计算机及其内存提供5伏的恒定电压,同时还设有一个二级保护电路。团队的分析表明,计算机停止工作的原因要么是来自稳压器的电压超出了可接受的水平范围,导致二级保护电路被触发;要么二级保护电路随着时间的推移性能下降,导致计算机停止运行。


NASA爱好者
哈勃空间望远镜于1990年4月25日发射进入地球轨道,迄今已凝望我们的宇宙超过30载,进行了150多万次的科学观测,对超过18000篇科学论文及数据的发表做出了贡献。它的超长待机促成了我们对浩瀚宇宙的一些最重要的发现,包括宇宙的加速膨胀、星系随时间的演化,以及对太阳系以外行星的第一次大气研究。 美国东部时间6月13日,哈勃空间望远镜(Hubble Space Telescope)上的有效载荷计算机(payload computer)意外停止了工作,一个多月的时间过去了,面对哈勃十多年来最严重的故障,美国航空航天局(NASA)终于在7月16日成功切换到了备用计算机,并于7月17日让哈勃的运行重回正轨,恢复收集科学数据。 一开始,任务工程师怀疑是内存模块退化导致的故障,而实际情况比想象中更棘手,直到一个月后的7月14日,NASA才确定了哈勃计算机问题的可能原因所在:功率控制单元(Power Control Unit,PCU)。
视频号

《哈勃:天空之眼》系列第二集:意外之旅

视频来源:NASA

字幕制作:哇喳


哈勃空间望远镜于1990425日发射进入地球轨道,迄今已凝望我们的宇宙超过30载,进行了150多万次的科学观测,对超过18000篇科学论文及数据的发表做出了贡献。它的超长待机促成了我们对浩瀚宇宙的一些最重要的发现,包括宇宙的加速膨胀、星系随时间的演化,以及对太阳系以外行星的第一次大气研究。


距离哈勃的上一次检修任务已经过去了12年,而得益于哈勃设计之初就存在的冗余系统,如果下一个12年后另一个组件也不再工作了,哈勃的观测仍不会结束,它带给我们的惊喜也仍将延续。



参考来源:

[1] https://www.nasa.gov/feature/goddard/2021/operations-underway-to-restore-payload-computer-on-nasas-hubble-space-telescope

[2] https://www.space.com/hubble-space-telescope-serious-glitch-nasa-investigation

责任编辑:蔡学森