卫星|ESA介绍伽马射线观测卫星“Intagral”，从故障发生到修复的情况卫星

【卫星|ESA介绍伽马射线观测卫星“Intagral”，从故障发生到修复的情况】

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欧洲航天局(ESA)运营的“Integral”是一颗用于观测从宇宙飞来的伽马射线的人造卫星。自2002年10月17日发射以来，今年迎来了第19个年头的“Integral” ，在对充满谜团的伽马射线暴等的观测上取得了许多成果。
2021年9月22日， “Integral”遇到了严重的问题，甚至让人怀疑它能否继续执行任务。欧洲太空运营中心(ESOC: European Space Operations Centre)在短暂的时间延缓下拯救了“Integral” ，其运行控制团队(FCT: Flight Control Team)在10月18日介绍了修复工作的情况。
拯救“Integral”！剩余电量仅够3小时
据ESA称，当地时间9月22日中午左右， “Integral”的3个运转的反应轮中的1个突然停止。反应轮是通过旋转来稳定航天器姿态、调整旋转速度来改变航天器姿态的装置。由于旋转力从停止的反应轮传递到质量为4吨的机体整体， “Integral”开始旋转，系统转入紧急安全姿态模式(ESAM: Emergency Safe Attitude Mode) 。
虽然停止后的反应轮马上又重新启动了，但“Integral”仍以每21分钟旋转一圈的速度(每分钟约17度)摇摇晃晃地旋转着。一小时旋转3次，听起来并不觉得有多高速，但ESA称其旋转速度最大可达平时状态的5倍。
如果是在以前，可能会通过喷射推进器来阻止机体的旋转。但是， “Integral”的推进系统因为故障从2020年7月开始无法使用，之后仅靠反应轮进行机体姿态控制。监督“Integral”运营团队的运营经理Richard Southworth回忆说，与机体不停旋转的“Integral”的通信断断续续，使分析状况变得更加困难。
糟糕的是，由于机体持续旋转，太阳能电池的发电量下降，电池持续放电。当初，据估计，距离“Integral”失去电力只剩下3个小时的时间。运营组首先要集中精力争取剩余时间。通过关闭各种各样的设备和不重要的设备，电力耗尽的时间分阶段延长到了6个小时以上。
接着运用组在专家的帮助下分析了反应轮的状态，慎重地制作了对机体旋转施加刹车的一系列指令。根据当天下午晚些时候发送的指令，备用车轮的1个车轮起到吸收过剩角动量的作用，成功大幅减缓了旋转速度。此时，很多团队成员都在远程进行作业，而ESOC的Andreas Rudolph则一边乘坐电车一边进行作业，他说：“大家都松了一口气。 ”
这并不能解决问题，这次必须在电力耗尽之前给“Integral”的电池重新充电。为此，必须进一步降低旋转速度，使机体稳定，并使太阳能电池阵列朝向太阳。另外，运用组的工程师为了使反应轮之间的角动量取得微妙的平衡，希望轮的旋转速度尽量接近于零。据说为了拯救“Integral”的献身性的努力一直持续到第二天9月23日的清晨。
几小时后，在通过高度最低的近地点后， “Integral”再次开始旋转，但由于前一天的经验得到了充分利用， 2个半小时后就恢复了控制。之后的“Integral”持续稳定的状态， 9月27日所有系统恢复在线。故障发生9天后的10月1日重新开始了科学观测。
ESA表示，此次故障的起因是系统的单一事件升级(SEU: Single Event Upset) 。 SEU是碰撞电子电路的高能粒子引起的短暂性现象，由0和1表示的数字数据反转(0变成1 ，或者1变成0)而产生。 SEU也可以通过太阳活动的活跃产生，不过这次推测的原因可能是被封闭在“范艾伦辐射带”中的带电粒子。范艾伦辐射带是围绕地球的甜甜圈状辐射带，在约15万×1500公里的细长轨道上飞行的inegral将穿过范艾伦辐射带。
因特格勒尔的观测对象之一伽马射线暴是谜一般的天文现象之一，克服困难的因特格勒尔的观测或许能带来新的见解。 Southworth先生评论道：“多亏了机智的运营团队的工作和专家的帮助， ‘Integral’才得以继续生存。近20年的岁月，大大超出了对5年任务的预期。 ”