NASA和SpaceX在航天器驱动的擦洗后发射SPHEREx和PUNCH任务

周二晚上，NASA 首次为支持科学任务理事会而进行了拼车飞行，两个任务都搭载在同一枚 SpaceX Falcon 9 火箭上。NASA 称，这是“SPHEREx 地面数据流问题”导致周一任务取消的最后一刻。

猎鹰 9 号火箭搭载有宇宙历史光谱光度计、再电离时代和冰探测器 (SPHEREx) 天文台和四艘组成统一日冕和日球层偏振仪 (PUNCH) 任务的航天器。

3 月 11 日星期二，太平洋夏令时间晚上 8:10（美国东部夏令时间晚上 11:10，协调世界时 03:10），NASA 确认 SPHEREx 与猎鹰 9 号分离后不久就接收到了信号，据报道电源为正。

任务控制员还能够与组成 PUNCH 任务的四艘航天器取得通信。

美国宇航局和SpaceX于周五举行了联合发射准备情况审查，任务原定于周六进行，但美国宇航局随后宣布，将停止当天的发射，以“允许团队在升空前继续对火箭进行检查”。

SMD 此前的有效载荷是通过 NASA 的发射服务计划 (LSP) 购买火箭的专用飞行，该计划由佛罗里达州的肯尼迪航天中心管理。在发射前的新闻发布会上，SMD 代理副副局长马克·克兰平 (Mark Clampin) 将即将到来的发射描述为“我们业务方式的一次真正改变”。

“我们称之为‘共乘’，这是 SMD 正在实施的一项新战略，通过同时发射两个有效载荷，我们可以最大限度地提高发射效率，从而最大限度地提高我们的科学回报，”Clampin 说。“我认为另一件非常重要的事情是，我们不仅要同时发射两个任务，而且这些任务涵盖了 NASA 每天进行的全部科学研究。所以，我们对这次发射感到非常兴奋。”

SpaceX 的 NASA 科学任务主管朱丽安娜·谢曼 (Julianna Scheiman) 指出，虽然这是今年第一次 SMD 拼车任务，但绝不会是最后一次。该机构的星际测绘和加速探测器 (IMAP) 以及串联重联和尖点电动力学侦察卫星 (TRACERS) 任务将于今年晚些时候通过拼车任务发射。

谢曼没有说明哪个任务将搭载 IMAP 和 TRACERS，但约翰霍普金斯应用物理实验室 (APL) 于 2024 年 12 月 20 日发布的新闻稿称，NASA 和 SpaceX 的目标是“最早在 2025 年 9 月”发射 IMAP。NASA 同一天发布的另一篇博客文章称，IMAP 将与该机构的 Carruthers Geocorona 天文台和美国国家海洋和大气管理局 (NOAA) 的空间天气后续任务——拉格朗日 1 号一起飞行。

“今年是猎鹰和 NASA 科学合作的重要一年。非常令人兴奋！” Scheiman 说道。“我个人之所以加入 SpaceX，是因为我想帮助降低进入太空的成本，从而帮助我们进行更多的科学探索。所以，我真的很自豪我们能一起做这件事。”

猎鹰 9 号火箭第一级助推器（尾号 B1088）于周六为 SPHEREx 和 PUNCH 发射，这是该火箭第三次飞行。此前，它曾为美国国家侦察局执行过 NROL-126 任务，还执行过 Transporter-12 拼车任务，该任务作为 SpaceX 小型卫星拼车计划的一部分，共运载了 131 个有效载荷。

升空后不到八分钟，B1088 就降落在范登堡的着陆区 4 (LZ-4)。这是 SpaceX 迄今为止第 24 次在 LZ-4 回收火箭，也是第 416 次成功回收助推器。

克服障碍

这次任务的发射之路并不平坦。周五，LSP 发射总监丹顿·吉布森在开幕致辞中感谢了 NASA、SpaceX、喷气推进实验室和美国太空部队的同事，并指出他们“一路上遇到了很多挑战”。

吉布森说：“很多挑战导致我们的发射出现一些延误，但这个团队齐心协力、勤奋工作，帮助我们克服了困难，昨天（星期四），我们将航天器与运载火箭配对。”

谢曼表示，存在“一系列整合问题”，其中之一涉及有效载荷整流罩内的环境控制系统，称为“阻抗失配组件”。她将其描述为降低“航天器在上升过程中所经历的环境”。

“该系统有一系列插件，总共 120 个，在集成过程中，我们发现它们已经变成椭圆形。因此，我们需要先暂停一下，了解问题所在，确保我们有一条安全的飞行路线，”Scheiman 说。“一旦我们能够做到这一点并安装更新的紧固件，我们就会继续进行该操作以继续安装。”

她说，虽然这是造成延误的主要原因，但情况并非如此。她说，有效载荷整流罩气动分离系统内的压力也存在问题。

“每次我们进行封装操作后，我们都会确保整流罩气动系统中的压力足以最终在飞行中分离整流罩，”谢曼说。“这次我们进行检查时，在初次封装后，我们发现整流罩气动分离系统有泄漏。所以我们需要拆开封装，修复泄漏并重新封装。”

谢曼表示，除此之外，在他们试图将封装好的有效载荷从 Astrotech 的有效载荷处理设施运送到 SLC-4E 时，还遭遇了天气延误。 

“我们不想在大风或恶劣天气下进行发射，而这正是我们第一天尝试进行运输时遇到的情况，”谢曼说。“而且，我们还在不干扰正在进行的高优先级发射场操作的基础上开展这次发射。

“因此，有一天我们需要撤退，以支持正在进行的更高优先级的射程操作。”

虽然谢曼没有明确说明这项优先级更高的任务是什么，但很可能是无人驾驶的 X-37B 轨道转移飞行器从轨道返回，该飞行器于美国东部时间周五凌晨 2:22（协调世界时 07:22）降落在范登堡。它在高椭圆轨道上运行了 434 天后着陆。

除了加州发生的一切之外，SpaceX 还在审查 3 月 2 日星期日 Starlink 12-20 任务发射后助推器回收失败的数据。在上升过程中发生燃料泄漏，导致无人飞船着陆后约 48 秒发动机部分发生火灾，“只需阅读说明”，助推器就被毁坏。

由于此次事故，美国联邦航空管理局暂停了猎鹰 9 号火箭的发射，直到 3 月 4 日。尽管美国宇航局的任务不受联邦航空管理局的监管，但 Scheiman 表示，他们仍希望审查该问题的数据和响应，“以确保不会对升空造成任何担忧或风险，尤其是对于这些重要的科学任务而言。”

吉布森表示，美国宇航局也做了自己的评估。

“作为 NASA 发射服务计划的一部分，我们的主要职责之一是任务保障。因此，很多评估都是独立于 SpaceX 进行的，以便为其提供全新的视角，确保我们的任务不会面临任何风险，”吉布森说。

“所以，我们已经完成了这个过程并且已经感到舒适，这就是为什么我们能够今天早些时候成功完成我们的发射准备情况审查。”

观察太阳和天空

美国宇航局猎鹰 9 号火箭上的两项任务旨在进一步加深人类对宇宙和太阳风起源的了解。

SPHEREx 是一台红外望远镜，它将在计划的两年任务期间四次绘制整个夜空图。每次通过都将有 102 个色带，并帮助其他天文台（如詹姆斯·韦伯太空望远镜和广角红外巡天望远镜）识别目标。

该天文台耗资 4.88 亿美元，由 JPL 管理，其首席研究员位于加州理工学院，该学院还与 JPL 合作开发了 SPHEREx。该航天器由 Ball Aerospace（被 BAE Systems 收购）建造，韩国天文与空间科学研究所 (KASI) 既是该任务的仪器合作伙伴，也是科学合作伙伴。

SPHEREx 的目标是在升空后约 42 分钟与猎鹰 9 号火箭分离，并为地面团队提供三次与天文台建立信号的机会。

“第一次机会将在南极洲上空。我们可以在航天器分离后一到三分钟内收到信号，”JPL SPHEREx 项目经理詹姆斯·范森 (James Fanson) 表示。“第二次机会是在分离后 47 分钟在北极斯瓦尔巴群岛上空。这也是我们第一次向航天器发送指令的机会。

“第三次获取信号的机会是在阿拉斯加费尔班克斯上空，大约在分离后 63 分钟。”

发射四天后，团队将打开望远镜的镜头盖，然后在接下来的两周内继续排出水分和其他污染物。

除了可弹出的光圈盖外，SPHEREx 没有任何其他活动部件或推进系统。它的全铝望远镜直径为 20 厘米（7.9 英寸），视野为 11°x3.5°

发射后，校准仪器、进行实践调查以及让成像传感器变得足够冷的过程将持续大约 37 天。

范森表示，该天文台将在黎明/黄昏太阳同步极地轨道上运行，使航天器能够一直处于阳光下。这确保了它在为期两年的任务期间保持恒定的温度。

他说，此次任务的目标是“跨越宇宙时间”绘制超过 4 亿个星系的三维地图。

范森说：“我们想要更好地了解宇宙起源大爆炸之后的那一刻发生的事情，人们认为宇宙当时经历了一次突然、剧烈、快速的膨胀，被称为‘宇宙膨胀’。”

范森表示，SPHEREx 还可以帮助解答宇宙中有多少水的问题。

“SPHEREx 将探测星际冰云，其中有四块冰是由水和其他分子组成的，”他说。“这次任务将提供丰富的数据档案，使天文学界能够在未来几十年开展许多科学研究。”

除了 SPHEREx 之外，代表 PUNCH 任务的另外四艘航天器将在发射后约 52 分钟和 53 分钟成对从猎鹰 9 号发射。据 Clampin 介绍，这是 NASA 小型探测器 (SMEX) 计划的一部分，耗资 1.5 亿美元。

四台仪器中，一台为窄场成像仪（NFI）日冕仪，另三台为宽场成像仪（WFI）日光层成像仪，经过90天的调试期后，将运行两年。

NFI 航天器充当日冕仪，它有一个遮挡太阳的区域来测量日冕。然后，三艘 WFI 航天器测量日冕周围的太阳风。

“然后我们可以将它们拼接起来，然后将它们与图像连接起来，这样基本上就形成了一个工具，”PUNCH 项目主管戴维·切尼 (David Cheney) 说道。“然后我们就可以了解太阳风的三维特征以及它在向地球移动时是如何发展的。”

他说，了解这一点可以帮助预报员更好地预测太空天气及其对宇航员和卫星等太空资产以及地面电网的潜在影响。