美国国家航空航天局团队解决了露西穿越数百万英里的小行星问题

2021年10月16日，美国国家航空航天局的“露西”号飞船成功发射后，一群工程师挤在佛罗里达州提图斯维尔的一张长会议桌旁。露西号在12年的飞行中只飞行了几个小时，但第一次特洛伊小行星任务出现了一个意想不到的挑战。

数据显示，露西为飞船系统供电的一个太阳能电池阵列——设计成像手扇一样展开——没有完全打开和锁住，团队正在考虑下一步该怎么办。

来自美国国家航空航天局和露西任务合作伙伴的团队很快聚集在一起进行故障排除。在电话中，有丹佛郊外洛克希德•马丁公司任务支持区的团队成员，他们与飞船有直接联系。

谈话平静而激烈。在房间的一端，一位工程师皱着眉头坐着，像露西的巨大圆形太阳能电池板一样折叠和展开一个纸盘子。

问题太多了。发生了什么？阵列打开了吗？有办法解决它吗？如果没有完全部署的阵列，露西能够安全地执行完成科学任务所需的机动吗？

露西已经在穿越太空的路上超速行驶，风险很高。

几小时内，美国国家航空航天局召集了露西的异常反应小组，成员来自圣安东尼奥的科学任务负责人西南研究所（SwRI）；该任务由美国国家航空航天局位于马里兰州格林贝尔特的戈达德太空飞行中心负责；航天器制造商洛克希德•马丁公司；以及位于圣地亚哥的诺斯罗普•格鲁曼公司，太阳能电池阵列系统的设计者和建设者。

“这是一支才华横溢的团队，坚定地致力于露西的成功，”美国国家航空航天局戈达德的前露西项目经理Donya Douglas Bradshaw说。“他们的毅力和奉献精神让我们在一场千载难逢的疫情中成功发射。”

为了确保露西发挥出最大的潜力，曼联开始了详尽的深入调查，以确定问题的原因并制定最佳的前进道路。

考虑到飞船在其他方面都非常健康，团队没有仓促采取任何行动。

“我们有一个非常有天赋的团队，但重要的是给他们时间来弄清楚发生了什么以及如何前进，”露西在SwRI的首席研究员Hal Levison说。“幸运的是，飞船在它应该在的地方，名义上正常运行，最重要的是安全。我们有时间。”

在许多漫长的日日夜夜里，团队都保持着专注，不断研究各种选择。为了实时评估露西的太阳能电池阵列配置，该团队在航天器上启动了推进器，并收集了这些力如何使太阳能电池阵列振动的数据。接下来，他们将数据输入阵列电机组件的详细模型，以推断露西阵列的刚性——这有助于揭示问题的根源。

最后，他们找到了根本原因：一根用来拉开露西巨大太阳能电池阵列的挂绳很可能缠绕在线轴上。

经过数月的进一步集思广益和测试，Lucy的团队确定了两条潜在的前进道路。

在一种情况下，他们会在主电机的同时运行阵列的备用部署电机，从而更用力地拉动系索。来自两个电机的功率应允许卡住的系索进一步缠绕并接合阵列的闩锁机构。虽然两台电机最初从未打算同时运行，但该团队使用模型来确保这一概念能够发挥作用。

2021年1月，露西的大型太阳能电池阵列在洛克希德•马丁航天公司的热真空室内完成了第一组部署测试。

第二种选择：按原样使用阵列——几乎完全部署，发电量超过预期的90%。

洛克希德•马丁公司的深空探测首席工程师巴里•诺克斯说：“每一条路径都有一些风险因素，以实现基线科学目标。”“我们努力的很大一部分是确定在任何一种情况下都能降低风险的积极行动。”

该团队绘制并测试了这两种方案的可能结果。他们分析了阵列数小时的测试录像，构建了阵列发动机组件的地面复制品，并对复制品进行了测试，以更好地了解进一步部署的风险。他们还开发了一种特殊的高保真软件来模拟太空中的露西，并衡量重新部署尝试可能对航天器产生的任何潜在连锁反应。

诺斯罗普•格鲁曼公司负责太空组件和战略业务的副总裁Frank Bernas表示：“与任务合作伙伴的合作和团队合作非常出色。”

经过数月的模拟和测试，美国国家航空航天局决定推进第一个选择——全面重新部署太阳能电池阵列的多步骤尝试。在5月和6月的七次任务中，该团队指挥航天器同时运行主和备用太阳能电池阵列部署电机。这一努力取得了成功，拉上了系索，并进一步打开和拉紧了阵列。

该任务现在估计，露西的太阳能电池阵列的开放度在353度到357度之间（对于完全部署的阵列，总共360度）。虽然阵列没有完全锁定，但它承受着更大的张力，使其足够稳定，使航天器能够根据任务运行的需要运行。

该航天器现在已经准备好并能够在2022年10月完成下一个重大任务里程碑——地球引力辅助。露西计划在2025年到达它的第一个小行星目标。