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瞳衛星 ?? 日本計畫“復活”故障天文衛星關鍵儀器
2017-11-25 12:11:12 *
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作者 主題: 瞳衛星 ?? 日本計畫“復活”故障天文衛星關鍵儀器  (閱讀 2368 次)
peter
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« 回覆文章 #15 於: 2016-05-01 22:33:08 »

日本X射线卫星故障解体原因查明:软件程序失误导致
http://www.cnbeta.com/articles/497461.htm

瞳”的姿控系统对于星体在太空中的指向感知出现混乱,于是自动启动了一台反推发动机试图阻止自身继续翻滚。
但很显然姿控系统的发动机喷射方向反了,因此启动姿控发动机的后果是加速——而不是阻止卫星的翻滚。

4月28日,日本宇宙航空研究开发机构(JAXA)正式宣布,这一耗资超过310亿日元(约合18.88亿人民币)的卫星已经失去联系。监测显示至少有10块碎片脱离卫星本体,其中包括两侧为卫星提供电力的两片太阳能帆板。

此前,“瞳”一直被视作是X射线天文学的未来。美国马里兰大学的理查德·木肖茨基(Richard Mushotzky)表示:“这是一大科学悲剧。”

在本次灾难性事件之前,“瞳”成功地开展了一次重要的观测,对英仙座一个星系团内部的气体运动进行了观测。用于开展这项观测的高分辨率光谱仪是经历30年的努力才研制成功的。在此之前的两个版本也都在此前的探测器事故中损失掉了。

“瞳”卫星的异常状况在其发射升空之后数周开始出现,当时其搭载的星敏感器出现异常,这是卫星搭载用于保持自身在太空中正确姿态指向的数个子系统之一。每次当卫星运行到南美洲东海岸一片被称作“南大西洋异常区”(South Atlantic Anomaly)的区域上空时,这一系统就会出现故障。在这一区域,围绕地球分布的范·艾伦辐射带距离地面相对较近,从而使飞船暴露在相对更高的辐射环境中。

这一情况本身并不会导致严重后果,然而星敏感器的问题却接连引发了一系列的后续问题,并最终酿成悲剧。

灾难性的翻滚

3月26日日本标准时间凌晨03:01(北京时间02:01),“瞳”卫星根据预设指令开始执行转向,其指向从对准金牛座蟹状星云转向马卡良205星系。就在这一过程中间的某个时刻,“瞳”星敏感器的问题让卫星选择替代方案,使用其搭载的一组陀螺仪来判断自身空间姿态。然而陀螺仪系统却错误地向卫星计算机发送报告,认为星体正以大约每小时20度的速度发生旋转。于是星载计算机对此自动做出反应,命令被称作“反应轮”的微型发动机反方向启动,试图阻止卫星翻滚。

而一旦反应轮达到最大转速,在正常情况下一根内置的磁棒将会被释放出来,从而阻止卫星的加速情况达到失控的程度。但这一程序执行的前提是这根磁棒必须处于适当的角度方位,在这样的异常情况下,磁棒系统未能发挥作用阻止反应轮继续加速。于是“瞳”卫星本体的旋转愈来愈快。

随后,飞船检测到异常并自动进入安全模式,到了日本时间04:10(北京时间03:10)左右,再次开启推进系统试图阻止旋转。但由于错误指令已经被上传,此次推进操作更进一步加剧了卫星翻滚。这一错误指令是在数周之前被上传的,当时相关软件程序没有经过适当的测试步骤,目前JAXA已经表示正在对这一事件展开调查。

以上所有这一系列事件发生时,卫星正位于地球的另一边,因此日本方面无法对卫星的这些情况做出实时响应。

在美国, 3月25日是一个周五,项目科学家们聚在一起庆祝“瞳”卫星项目的成功开端,随后便回家睡觉去了。周六清晨,美国方面的科学家们接到了“瞳”卫星项目主管高橋忠幸的一封简短邮件,告知他们卫星正处于危急状态。

地面望远镜开始对“瞳”卫星的姿态进行观测,并发现这颗卫星正处于每5.2秒旋转一周的翻滚之中。

错失的机会

美国威斯康星大学麦迪逊分校的天文学家丹·迈克卡门(Dan McCammon)帮助设计并制造了“瞳”卫星的主要观测设备之一——一台能够以极高精度测定X射线光子能级的X射线热量计。此前他已经在这一设备研制上花费超过30年的努力,并曾经在此之前将这一设备安装在ASTRO-E卫星上,但后者在2000年发射时坠毁;后来又在2005年搭载在日本“朱雀”(Suzaku)卫星上,然而由于氦泄露故障,这一设备在升空后数周便失去了功能。

迈克卡门表示,将需要美国宇航局投资5000万美元,并需要花费3~5年的时间才能重新制造一台这样的热量计设备。下一次搭载机会将会是欧洲空间局计划发射的“雅典娜”(Athena)探测器,但这项计划的预计发射时间要等到2028年之后。

日本埼玉大学的天体物理学家田代允指出,X射线热量计是此次事故中最惨重的损失。原本这台设备将可以收集到爆炸恒星,星系团以及星系间气体成分的超精细数据。他说:“我们错过了新科学。”

但“瞳”仍然为科学做出了贡献。由于此前失败的“朱雀”项目,科学家们为“瞳”规划了升空后便立即执行的重要早期观测计划。在发射升空后大约8天,“瞳”将其X射线观测之眼指向距离地球大约2.5亿光年之外的一个英仙座星系团。通过对该星系团内气体流出速度的测量,“瞳”能够帮助天文学家们估算出,随着时间推移,恒星不断在星系内诞生和消亡,在此过程中星系团的质量是如何发生变化的。这一测量结果对于暗能量的研究具有关键意义。

木肖茨基指出,这些数据可能将发表几篇重要的论文。但也仅此而已了。他说:“我们一共只开展了3天的观测,而我们原本的设想是10年。
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« 回覆文章 #16 於: 2016-05-25 07:17:43 »

http://www.cnbeta.com/articles/504283.htm

日本的X射线天文卫星瞳(Hitomi)今年三月发生了灾难性故障,导致卫星灾难性故障的问题与它的恒星跟踪系统有关,该姿势控制系统系统被用于确定卫星 在空间中的位置。卫星于3月26日日本时间凌晨3点发生故障在轨道上翻滚,自动切换到安全模式。凌晨4点,卫星上的推进器点火试图阻止翻滚,但地面上传的 指令出错,反而使得卫星加速翻滚。

JAXA今天递交的报告称,为了修复异常姿势,工作人员提前向卫星输送了喷射引擎的指令,但输入的正负数值有误,导致引擎异常喷射,机体开始高速旋转。最后太阳能电池面板破损而无法继续运行。报告称,由于工作人员之间沟通不畅,未能准确传达数值的正确计算方法。
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« 回覆文章 #17 於: 2016-07-07 09:03:33 »

日天文衛星 瞳 真的可惜阿

先前傳出來資料

http://www.astronomy.com/news/2016/07/hitomi-managed-to-capture-some-starting-data-before-its-untimely-demise


This illustration displays how supermassive black holes eject intergalactic gas as they consume matter.


http://www.dailymail.co.uk/sciencetech/article-3675546/Hitomi-s-hurrah-Japan-s-lost-satellite-sent-images-surprising-cloud-Perseus-galaxy-cluster-demise.html
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« 回覆文章 #18 於: 2016-07-07 23:59:17 »

"瞳"观测到英仙座星系团气体运动稳定平静

,日本的X光观测卫星“瞳”,在毁灭之前曾对英仙座中的星系团进行了测量,结果表明,这些星系团中的气体很平静。这是人类对星系团中气体运动的重要“第一瞥”。 通常由重力束缚在一起的几万个星系被称为星系团,它们是宇宙中被引力所束缚的最大体积物体,对其研究可以增进对于宇宙学参数和天体物理过程的了解。这些星系团中通常含有热气团(温度在107至108开尔文),同时还会发出X射线辐射。然而,人类对这些热气团的运动模式所知甚少。

而“瞳”卫星是日本宇宙航空研究开发机构(JAXA)与美国共同研制的X射线天文卫星,有能力发现高温高能天体释放的X射线。这颗卫星在今年二月发射,在三月份时失去了和地面的联系,后证实已经摧毁了。

不过,英国剑桥大学安德鲁·法宾和他的研究团队使用来自“瞳”卫星此前发回的数据,报告了英仙座星系团核心西北区的X射线观测结果。数据显示,英仙座星系团核心的气体出人意料的平静,距离中央核心30到60千秒差距处的速度色散(气体速度变化的一项指标)在每秒154千米到每秒174千米之间。研究人员接下来还报告了在星系团核心的图像中,有一个每秒80千米到220千米的速度梯度。这些测量结果对于一个星系核心区域来说很重要,也说明其干扰压力较小。

在《自然》杂志同时发布的与该论文相关的一篇评论中,美国波士顿大学研究人员伊丽莎白·布兰顿称,“瞳”卫星对于英仙座的观测,给人类提供了一个对星系团中气体运动十分关键的“第一瞥”,但现阶段仍有更多精彩环境细节有待人们探索。
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« 回覆文章 #19 於: 2016-07-17 09:19:34 »

“瞳”任务首次绘制出星系团炽热风的图像

http://www.cnbeta.com/articles/520689.htm

日本的“瞳”卫星传回的空前精细的测量结果,使得科学家们首次追踪到了英仙座星系团中心发射X射线气体的运动。该结果展示了期待已久的下一代X射线仪器的首秀,其关键组成部分是由马里兰州格林贝尔特的NASA戈达德太空飞行中心研发的。一台搭载在“瞳”卫星(Hitomi)上的革命性的仪器发回了对于星系 团中心的温度高达百万度的大气迄今为止最为精细的测量结果。

由日本宇宙航空研究开发机构(JAXA)主导的“瞳”卫星于2月17日发射升空。紧接着这个空间天文台和仪器的成功激活,“瞳”卫星在3月26日遭遇飞行器故障而提前结束了任务。

不过,“瞳”在毁坏之前,仍然窥视到了英仙座星系团——一个拥有数以千计被引力聚集在一起的星系的集合体。英仙座星系团位于地球2.4亿光年外,以其所在的星座而命名,包含着大量的极端炽热气体。气体的平均温度在9000万华氏度(5000万摄氏度),在X射线波段尤为明亮。在“瞳”卫星发射之前,天文学家并不具备测量该处气体精细动力学特征的能力,尤其是无从知晓该气体与星系团核心星系NGC 1275中活动的超大质量黑洞释放的气体泡结构的关系。

“我们首次测量到了星系团内发射X射线气体的运动并且确定了其在大范围的空间尺度上的速度结构。”瞳卫星合作项目美方负责人、戈达德中心的理查德?凯利(Richard Kelley)说,“尽管这团气体被中心黑洞的快速外向流不断搅动,它的速度在天文学尺度上还是比较小,并且证据表明只存在较小级别的湍流。



如这幅NASA的钱德拉X射线天文台的图像所示,英仙座星系团充满了炽热的发射X射线的气体。天文学家使用“瞳”卫星上搭载的软X射线光谱仪,首次探测到这部分气体的运动并且确定了其在星系团的一大部分区域内的速度结构。正方形的叠加图层跨越了星系团大约195000光年的距离,展示了“瞳”卫星观测到的区域。颜色与探测到的气体速度相关,颜色越蓝指示朝地球方向运动越快,而颜色越红则指示反方向的速度更大。

图片来源:NASA戈达德中心以及NASA/CXC/SAO/ E. Bulbul等

由戈达德中心的科学家与美国、日本以及荷兰的数家机构的同事紧密合作研发制造的“瞳”卫星革命性的软X射线光谱仪(SXS),使用了超过两天半时间观测星系团核心内一大片区域。得到的X射线光谱比先前最好的观测结果还要精细30倍,揭示出铁、镍、铬、锰X射线发射线的丰富面貌;这些金属元素由星系团中数以亿级的大质量恒星所制造,在大质量恒星演化为爆发的超新星时散布开来。

SXS研究了一块边距跨越星系团大约195000光年的方形天区。该区域内气体朝向或者远离地球运动的速度总的范围被发现为大约365000英里每小时(590000千米每小时)——对人类衡量标准而言已经巨大,但在宇宙学尺度上惊人地合理。观测到的速度范围指示湍流仅仅贡献了总气体压力的4%。这一结果引起了天体物理学家的特别的兴趣。湍流气压是先前没有测量的物理量,其对于星系团质量的估计有着显著的影响。SXS测量结果显示(星系团质量的估计)仅需做小的改正。

“我非常意外,炽热气体吸收黑洞输出的能量是如此快速和高效。气体相对稳定,并没有如我们之前所想的那样被推来推去。”团队成员、安大略的滑铁卢大学物理与天文学教授布莱恩?麦克纳马拉(Brian McNamara)说,“‘瞳’卫星的英仙座观测结果告诉我们,我们可能可以用比称量我们所在的银河系更高的准确度去称量遥远的星系团。

在可见光图像中,英仙座星系团的核心看起来完全不一样。我们透过暗星的遮掩看去,这些在X射线波段十分显著的星系团气体,在可见光图像中被一组模糊的星系所取代。这幅图像显示的是与上述钱德拉图像同样的天区。中心的奇特天体是NGC 1275,即星系团的中心星系,其自身就是一个显著的X射线与射电辐射源。星系的核心有一个由落入物质驱动的超大质量黑洞。从星系中扩展出来的炽热纤维状结构描绘了被黑洞猛烈吹出的气体泡的踪迹。除了这一活动,“瞳”卫星的观测结果还显示,附近的炽热星系团气体以宇宙学合理的速度运动。(图片来源:R. Jay GaBany)

“瞳”卫星合作组织撰写的一份发表于《自然》杂志7月7日版次的论文详细记述了这些发现。

为了在宇宙学尺度上确定气体运动情况,天文学家们通常将光分散为彩虹状的光谱。光谱中不连续的亮线或者暗线对应着由特定化学元素特征发射或者吸收的波长。对于远离或者朝向地球运动的气体,这些谱线将会相应地向光谱的红端或者蓝端移动,移动的量取决于气体的速度。气体运动也可能使这些谱线模糊或是变宽,为星系团的环境提供了另外的线索。瞳”卫星的SXS载荷应用了一项革命性的测量X射线“颜色”的方法,叫做微量热技术。该技术产生了空前的光谱分辨率,观察占据相对较大天区的目标源时也不会使光谱模糊,这个问题发生在传统的方法中。SXS的微量热计测量每个光粒子(即光子)击中探测器时产生的热量。这样产生的微小温度增加就可以精确地确定入射X射线光的能量。

在SXS的探测阶段,其视线上的一扇门保持关闭以保护微量热计免于可能的污染,因为飞行器上所搭载的物质也会向真空空间释放残余的气体。这扇门被设计得使X射线以减少的水平通过,但是它很必要地在一些低能X射线到达探测器前将它们吸收。

“软X射线光谱仪(SXS)是一项技术的奇迹,运行效果好到令人瞩目,尽管部分受阻,但超出了它的绩效目标。”合作者、戈达德X射线天体物理实验室主管、“瞳”项目美方科学家罗伯特?彼得(Robert Petre)说到。

对英仙座的观测结果给了我们对X射线微量热技术将会为天体物理学带来的巨大进步诱人的一瞥。美国的研究人员在1980年代开辟了这项技术的发展,但是“瞳”卫星极其短暂的运行标志着这一技术迄今为止最成功的空间应用。

“我们使用一个能够解析到各种原子发射线成分的仪器来观测一个星系团还是第一次,而且我们立即看到了与现有模型之间的矛盾。”来自戈达德的团队成员马克西姆?马尔科维奇(Maxim Markevitch)说,“这是一个被期待已久用来诊断宇宙等离子体的状况的工具,我们最终可以将其应用于星系团,基于这些数据就会有很多论文的发表。”

“瞳”(Hitomi)是在它被作为ASTRO-H发射前有的名字。这项任务由日本宇宙航空研究开发机构(JAXA)的下属部门宇宙科学研究所开展。“瞳”航天器由JAXA领导、NASA戈达德和美国、日本、加拿大和欧洲的其他机构参与的国际合作项目联合制造
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« 回覆文章 #20 於: 2016-08-02 18:26:32 »

http://www.cnbeta.com/articles/525629.htm


日本計畫“復活”故障天文衛星關鍵儀器
今年3月,一個軟體錯誤導致該機構的“瞳”X光天文衛星在空中爆炸,致使原計劃為期3年的觀測任務在短短1個月內就草草結束。JAXA正考慮是否需要在美國宇航局(NASA)的幫助下,重新建造及發射該探測器的關鍵儀器副本——美國建造的X光分光儀。8月5日,兩國空間機構的代表將進行會面並討論使該儀器“復活”的可能性,它是“瞳”科學研究的核心設備。但JAXA是否能重新獲得日本國內以及國際夥伴的信心仍要拭目以待。
空 間專家表示,JAXA曾做出過許多令人震驚的恢復。該機構曾誘導其發生損壞的“隼鳥”號探測器從一顆小行星上帶回塵埃樣本,並將其發生引擎故障、被認為無 可挽回的“破曉”號探測器推送到金星軌道。“非常有必要提及JAXA在恢復災難性的故障方面有多麼足智多謀。”馬里蘭州約翰斯•霍普金斯大學應用物理實驗 室行星科學家Ralph Lorenz說。
“瞳”之所以爆炸,是因為一個錯誤的軟體指令讓探測器旋轉速度越來越快,直到使其太陽能帆板飛入太空。JAXA的調查批評了存在缺陷的專案管理技術,因其沒能及時發現上述錯誤。
這 次事故在管理“瞳”的JAXA空間和航太科學研究所的各個領導層引起了震盪。JAXA院長奧村植樹是其中3名連續四個月被裁薪10%的高級官員之一,他在 今年6月的一次新聞發佈會上表示,這是為了“表達我們的懊悔並對自己做出警示”。他還要求對該機構的下一個大項目進行系統性評估,該項目旨在研究地球輻射 帶,計畫在8月份發射。
    在“瞳”之前,JAXA經歷的最低迷的事件或許是丟失了“希望”號火星探測器,該探測器在2003年經過了這顆紅色行星,但卻沒能按計劃進入軌道。同年,JAXA新設計的一個火箭在試發射中發生故障,並由此導致對該機構所有專案進行全面檢查。
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« 回覆文章 #21 於: 2017-11-15 07:35:18 »

https://astronomynow.com/2017/11/14/hitomi-mission-glimpses-cosmic-recipe-for-the-nearby-universe/


The Soft X-ray Spectrometer (SXS) on Hitomi, photographed Nov. 27, 2015, at Tsukuba Space Center in Japan. The SXS permitted scientists to observe the detailed motions and chemical composition of gas permeating the Perseus galaxy cluster. Credit: JAXA

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