爭議圍繞俄羅斯聲稱宇宙射線導致火星任務失敗

俄羅斯航天局 Roscosmos 的一份報告駁斥了管理不善困擾火衛一土壤取樣返回任務的說法,但觀察家們仍然對這一立場持懷疑態度

俄羅斯今年年初的取樣返回任務以令人心碎的、出師不利的失敗,造成了廣泛的失望。對於俄羅斯來說,這本應是朝著一個雄心勃勃的目標發起的“騎兵衝鋒”,這個目標本可以彌補四分之一世紀的行星際無能,但結果卻變成了一場宇宙級的恥辱,因為航天器在升空後不久就失效了。對於行星科學來說,這意味著火星衛星火衛一的成分仍然是推測性的,其起源仍未確定。對於未來的人類太空戰略來說,正如火衛一土壤取樣返回任務旨在確定的那樣,在前往火星的途中獲得寶貴的氧氣供應的可能性仍然不確定。

在探測器於 1 月 15 日在東南太平洋上空燒燬後的幾周內(儘管莫斯科官方保證,它可能將一些未被觀察到的碎片掉落到智利和阿根廷的陸地上),俄羅斯航天局 Roscomos 在其網站上釋出了事故調查結果的摘要。

今年早些時候以俄文釋出的這份報告提出了比解答更多的問題。這些問題可能會影響俄羅斯未來參與歐洲和美國行星任務的計劃。


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儘管俄羅斯高階官員此前曾對美國雷達的干擾提出廣為人知的猜測,但該假設已被駁回。相反,調查表明,宇宙射線在完全錯誤的時間擊毀了兩塊非抗輻射加固的微晶片。這一事件導致探測器的計算機預設進入“安全模式”,並等待來自地球的補救指令。儘管美國輻射加固專家認為這一結論不太可能,但他們承認並非不可能。

現在,這一發現受到了嚴重質疑,因為它在統計學上不太可能,而且已經出現了關於更可能致命缺陷的報告。

在該報告發布之前(實際上,在某些情況下,甚至在火衛一土壤取樣返回任務發射之前),俄羅斯媒體匿名引用的專家聲稱,探測器的飛行軟體設計和實施得很糟糕,並且對探測器的最後一刻修改很多且控制不善。但官方報告駁斥了對軟體或硬體的任何此類懷疑。

報告間接地承認,兩個根本性的設計缺陷最終導致探測器無法承受宇宙射線環境。首先,絕大多數外國製造的微晶片——總共超過 90,000 個——從未經過輻射硬化篩選,並且在完全知曉它們不符合“太空資格”的情況下購買。其次,該飛行器的設計使得來自地球的緊急無線電指令(將探測器從安全模式中引匯出來所需的訊號)幾乎不可能在探測器離開其低停泊軌道並駛向火星之後才被接收到。到那時,對其進行長時間跟蹤將變得容易得多。

根據報告的時間表,由於最初未能點燃發動機前往火星,探測器在完全自動駕駛控制下保持在其低停泊軌道上。透過推進器點火保持指向太陽的方向。然而,由於地面站點無法將其訊號準確地指向快速移動且僅短暫可見的探測器,因此花了將近兩週時間才建立任何雙向通訊。

在此期間,地面跟蹤揭示了一種奇怪的行為模式。低橢圓軌道實際上開始上升,主要是在其近地點(最低點)。上升是穩定的,直到 10 天后,它突然停止並開始自然衰減。這些意外的變化使精確預測其未來飛行路徑變得更加複雜,這可能導致地面站點無法以足夠的精度指向其訊號。

俄羅斯的報告將這種“近地點蠕變”歸因於定向推進器在點火以保持太陽能電池板指向太陽時產生的推進效應。當首次認識到意外的軌道變化時,西方觀察家就提出了完全相同的效應。他們還將蠕變的結束歸因於姿態控制推進劑的耗盡,俄羅斯的報告沒有提及這一點。

在蠕變結束後幾天,地面站點終於建立了聯絡,但從未收到可讀的遙測資料。在這一點上,由於未說明的原因,探測器打開了其主無線電系統,但不知何故未能在一個通訊會話結束時將其關閉。根據報告中給出的重建,這種電力消耗迅速耗盡了電池。

幾天之內,某種爆炸事件炸燬了包含計算機、無線電和電池的加壓航空電子裝置艙——噴射出雷達觀察到的小碎片。然後,航天器失去姿態控制並開始翻滾,並且無可挽回地失效了。它的軌道衰減得更快,並在八週後撞擊大氣層。

然而,整個戲劇性的情景似乎是基於一系列假設,而不是實際的遙測資料。

該報告沒有承認任何管理上的缺陷,而是依賴於失敗的外部原因——外國航天專家對此原因表示嚴重懷疑。“非常不可能”是美國宇航局噴氣推進實驗室輻射效應小組負責人 Steven McClure 在為 IEEE Spectrum 研究該報告後描述它時使用的外交辭令。

由於 Roscosmos 未能釋出該報告的官方英文版本,以及俄羅斯新聞媒體中突然消失了對失敗的討論,因此對真正致命問題的這種見解已被掩蓋。

或許未來幾天會有更多內部資訊洩露出來,官方調查的其他結果也將釋出,包括為為該任務貢獻裝置和跟蹤支援的國際合作夥伴提供的權威英文翻譯。

目前,為了防止進一步的事故發生,俄羅斯航天官員似乎正在退回到蘇聯時代的做法,呼籲加強控制、增加委員會、加強紀律,並在有理由的情況下加大懲罰力度。如果對火衛一土壤取樣返回任務的失敗診斷有誤——大多數西方專家認為,任務失敗是由於軟體缺陷而不是宇宙射線巧合造成的,那麼規定的補救措施可能毫無用處,甚至有害——在俄羅斯參與美國和歐洲太空任務的程度只會增加的時候,這些做法將無法解決問題或防止代價高昂的飛行失敗再次發生。

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