在軌運行的歐洲伽利略導航定位系統(tǒng)衛(wèi)星
據英國廣播公司(BBC)網站報道,,歐洲的衛(wèi)星導航系統(tǒng)“伽利略”組網衛(wèi)星上的原子鐘日前出現大規(guī)模故障,,已經到了危及系統(tǒng)安全的地步,。
在全部目前在軌運行的18顆衛(wèi)星上,共有9臺原子鐘出現了故障并停止運行,。發(fā)生故障的設備中有三臺是傳統(tǒng)的銣原子鐘,另外六臺則是精度更高的氫原子鐘,,這些高精度原子鐘的采用,,其目的就是想讓伽利略導航定位系統(tǒng)能夠達到超越美國GPS系統(tǒng)的精度。
就在去年12月份,,歐洲正式宣布伽利略系統(tǒng)開始投入運行,。
然而,僅有18顆在軌運行的衛(wèi)星是不足以支撐一個全球性導航定位系統(tǒng)的,,因此現在到了一個關鍵性時刻,,歐洲必須決定是否現在就要先把后續(xù)衛(wèi)星的發(fā)射計劃暫停,,等待原子鐘的問題解決后再繼續(xù)。
歐洲空間局(ESA)的主管詹·沃納(Jan Woerner)博士在記者會上表示:“每個人都在問同樣的問題:我們是否先應該停下來檢查問題所在,,還是繼續(xù)發(fā)射計劃,?”
他說:“你可以說,這兩個答案都對,。你可以說我們將會選擇等待,,直到我們解決原子鐘的問題,但那就意味著如果軌道上有更多的原子鐘損壞,,那么伽利略系統(tǒng)的能力將被削弱,。但如果我們繼續(xù)發(fā)射,我們或許不能提升伽利略的能力,,但至少能夠使其維持當前水平,,但那樣的話你可能就要承擔一項重大風險,那就是或許我們沒有將某種潛在系統(tǒng)風險考慮在內,。目前我們正就下一步的行動策略開展討論,。”
仍在運行
每顆伽利略衛(wèi)星都安裝有兩臺銣原子鐘和兩臺氫原子鐘,,這樣的冗余設置確保一旦部分原子鐘出現故障,,衛(wèi)星也能繼續(xù)維持工作。目前全部在軌的18顆衛(wèi)星都仍在正常工作,,但其中有一顆衛(wèi)星上的原子鐘壞了兩臺,,只剩下另外兩臺在正常工作。大多數的氫原子鐘故障(5臺)都發(fā)生在早期發(fā)射用于技術驗證的衛(wèi)星上,,而全部的三臺銣原子鐘故障全都發(fā)生在后續(xù)發(fā)射的組網衛(wèi)星上,。
歐空局設在荷蘭境內“歐洲空間研究與技術中心”(ESTEC)的工作人員目前正在與這些原子鐘的制造商(瑞士Spectratime公司)以及衛(wèi)星制造商(空中客車公司、泰雷茲阿萊尼亞宇航公司,、OHB公司以及SSTL公司)方面一同嘗試判斷故障發(fā)生的原因,。到目前為止,工程師團隊已經成功地讓一臺停止工作的氫原子鐘恢復了工作,。
歐空局還與印度空間局方面取得了聯(lián)系,,因為后者正在建設中的空間導航定位系統(tǒng)使用了與此次發(fā)生故障的衛(wèi)星同樣型號的原子鐘,但后者目前還尚未經歷類似的故障現象,。
挽救努力
歐空局在周三晚間發(fā)表的一份聲明中給出了有關此次事件的更多細節(jié),。從目前的判斷來看,工程師們認為銣原子鐘的問題似乎都存在一種共同的模式,,可能與電路短路有關系,,短路的原因則可能與地面上進行的某一測試環(huán)節(jié)有關系。
而氫原子鐘的問題工程師們認為對其有稍多一些的了解,他們認為可能有兩個原因,,其中第二個原因的可能性更高,。根據歐空局的聲明,這里提到的第二種原因是“當正常的氫原子鐘長時間被關閉之后將難以再次正常重啟,?!?/p>
歐空局已經采取措施防止后續(xù)發(fā)生更多類似問題。其中包括改變在軌原子鐘的運行方式,,另外未來將要發(fā)射的衛(wèi)星上的原子鐘也將專門做改進措施,,而未來新制造的原子鐘還將重新改進設計。盡管出現了這樣的問題,,歐空局仍然希望能夠在2017年內將剩余的4顆待發(fā)射衛(wèi)星送入軌道,。對于衛(wèi)星導航定位系統(tǒng)來說,高精度的原子鐘是這項技術的核心,。伽利略衛(wèi)星上使用的氫原子鐘精度可以達到每300萬年誤差不超過1秒,。這樣的精度已經超過了美國GPS系統(tǒng)的民用信號水平。
根據設計,,一個全部成型的伽利略衛(wèi)星定位系統(tǒng)將包括24顆衛(wèi)星,,這些衛(wèi)星分為3個不同軌道層面。但除此之外還需要備份星,,從而保證一旦故障發(fā)生時能夠及時替補。再加上早期發(fā)射的衛(wèi)星開始老化,,需要更換新的衛(wèi)星,。因此可以說整個伽利略系統(tǒng)基本上都是處在不斷發(fā)射新衛(wèi)星更新維護當中的。歐洲最新發(fā)射的4顆衛(wèi)星是在去年11月份以一箭四星的方式發(fā)射升空的,,按計劃今年還將安排一次這樣的發(fā)射,。
伽利略系統(tǒng)是由歐盟委員會主導的項目,這是歐洲聯(lián)盟的執(zhí)行機構,。歐盟委員會授權歐洲空間局作為伽利略導航衛(wèi)星系統(tǒng)的技術與執(zhí)行機構,。作為歐洲自己的導航定位系統(tǒng),伽利略系統(tǒng)的發(fā)展歷程充滿坎坷:項目屢遭推遲,,預算超值嚴重——按照目前估算,,到2020年系統(tǒng)完成時,其花費將超過70億歐元(約合514.7億人民幣),,這遠遠超出了歐盟委員會最初的設想,。