仅仅十个月前，NASA向三家企业抛出了一个史无前例的难题：能否造出并发射一颗卫星，挽救一台价值5亿美元、即将坠落地球的天文观测设备？更严苛的是，整套工程必须在不足一年、预算紧张的条件下完成。2020年成立的初创企业Katalyst Space Technologies拿出了最具可行性的方案。NASA天体物理部门主管Shawn Domagal-Goldman表示：“他们给出的方案无论从技术层面还是项目执行层面都具备落地条件，我们当即拍板，启动这项任务。”此事发生在去年八月。同年九月，NASA与Katalyst签订一份价值3000万美元的合同，委托其完成小型服务卫星的制造、测试与发射工作。这颗卫星将奔赴Swift天文台，依靠三支机械臂完成对接。随后，Katalyst的Link服务航天器会抬升Swift的运行轨道，使其重回安全观测高度，恢复天文观测工作。说起来简单，实际操作却困难重重。Swift天文台运行在近地轨道，大气层最外层仍会对在轨卫星产生空气阻力。该设备于2004年11月发射，核心任务是探测伽马射线暴——宇宙中已知能量最强的天体爆发现象。尽管服役多年，天体物理学家仍依靠Swift搭载的多波段探测设备定位伽马射线暴，供其他天文设备开展后续观测。但它如今面临致命缺陷：Swift自身没有轨道维持推力器，长期大气阻力持续不断拉低轨道高度。发射初期，它的轨道高度约585公里；截至本周四，轨道高度已降至363公里。随着航天器不断深入密度更高的大气层，轨道衰减速度还会持续加快，最终在再入大气层时焚毁。近些年太阳活动异常活跃，加剧了Swift的轨道下坠速度。太阳活动高峰期会让地球大气层向外膨胀，大幅增加近地轨道卫星受到的空气阻力。卫星与太空碎片时常重返大气层，Swift的绝大部分部件大概率会在落地前完全烧蚀。Domagal-Goldman说道：“但这绝非普通航天器。Swift天文台拥有独一无二的天体观测能力，正如它的名字一样，它能快速转向整片夜空，捕捉宇宙中各类剧烈爆发现象……正因它的独特价值，我们这一次下定决心，一定要挽救它。但新的难题随之而来：留给我们的时间已经不多。”NASA工程师测算，今年秋季（预计10月前后）Swift轨道高度将跌破300公里。一旦降到这一高度，持续增强的大气阻力会让Katalyst无法安全靠近目标。NASA给Katalyst的工期不足一年，且Link卫星必须在6月底前完成发射。“说实话，没人相信这件事能做成，没人料到我们如今能推进到这一步。”Domagal-Goldman坦言，“眼下任务依旧暗藏诸多风险，但参与项目的全体工作人员让我满怀感激，也对攻克难关抱有最大信心。”数月前Ars团队到访该企业位于科罗拉多州的工厂时，Link航天器距离完工还遥遥无期。当时工程师们正争分夺秒，组装结构件、燃料箱、太阳能帆板、推力器与机械臂，这套机械臂将在300多公里高空捕获Swift。如今项目总算赶在截止日前完成全流程：今年春季，Katalyst将完工的Link卫星从科罗拉多工厂运至马里兰州NASA戈达德太空飞行中心，开展全套热真空、振动环境模拟测试，复刻航天器发射与太空运行时的极端环境。测试结束后，卫星转运至弗吉尼亚州NASA瓦勒普斯飞行设施，与运载火箭完成总装——搭载它升空的是Northrop Grumman的Pegasus XL火箭。Pegasus XL是空射型运载火箭：由改装商用客机携带至约11900米高空释放，随后三级固体火箭发动机依次点火，加速进入轨道。自1990年投入使用以来，该火箭已执行45次发射任务，本次将是Pegasus系列火箭最后一次升空。Katalyst之所以选用Pegasus XL，核心原因是其发射方式灵活。Swift的轨道倾角在南北纬20度之间来回摆动，轨道构型特殊，如果从佛罗里达州卡纳维拉尔角发射，需要动用更大、造价更高的专用火箭才能抵达目标轨道。Link发射重量不足半吨，尺寸完美适配Pegasus火箭的整流罩。Northrop Grumman的L-1011载机将搭载长18米的Pegasus火箭与Link服务卫星，飞往马绍尔群岛夸贾林环礁附近偏远的赤道太平洋空域执行发射。载机从弗吉尼亚州Pegasus总装基地出发，前往夸贾林的多日航程已于本周四从瓦勒普斯基地启动，发射窗口定在6月27日。同等复杂度的卫星，常规研发、制造、测试与发射周期通常长达数年。NASA、Katalyst与Northrop Grumman是如何在不足一年时间内走完全流程的？答案是彻底摒弃传统项目流程。NASA常规新项目招标流程动辄耗时数月甚至数年。Domagal-Goldman向Ars记者解释：“我们没有发布公开招标通告，根本没有多余时间。常规流程里，企业需要撰写标书、我方再逐一评审，全程消耗大量时间。我们直接筛选了已有技术研发合作合同的合作方，邀请三家团队开展可行性研究。”彼时Katalyst原本就在推进自有Link服务平台的商业验证任务。在拿下NASA的Swift救援订单后，企业迅速将自有研发资源倾斜，匹配航天局的紧急需求。为赶工期，企业管理层主动接纳更高工程风险：Katalyst第一时间向供应商下达全套零部件订单。部分供应商无法按期交货时，企业选择自主加工零部件；工程师同步精简Link卫星测试流程，全力匹配NASA的严苛时间节点。Katalyst项目首席研究员Kieran Wilson表示：“本次任务的特殊之处在于，工期优先级高于风险管控，而非常规项目先划定风险阈值再规划进度。Swift下坠倒计时分秒不停，我们必须在测试、故障排查与发射窗口期之间找到平衡，最大化任务成功概率。”Link是Katalyst第二款自研航天器，首款设备为技术验证星，由Atomos Space在2024年发射，Atomos Space已于去年被Katalyst收购。Wilson回忆：“项目启动之初，所有人都认为最大风险是无法按时完成发射，Swift会先于我们升空坠毁。过去数月，我们完成卫星制造、全套环境测试、发射筹备，基本消除了这一核心隐患。但项目仍残留大量不确定因素：航天器成功入轨、太空交会对接、在轨稳定操作，每一步都极具挑战。”Northrop Grumman库存中完整留存Pegasus XL火箭箭体也为项目提速提供了关键助力。这两枚火箭最初由已故微软联合创始人Paul Allen旗下的Stratolaunch公司订购。2018年Allen离世后，Stratolaunch放弃火箭资产，Northrop Grumman得以对外转售。其中一枚2021年交付美国太空军，另一枚去年售予Katalyst。无论Link发射后任务成败，NASA与合作企业都认为，本次项目为快速响应型太空任务打造了全新执行范本。Katalyst战略合作副总裁Robert Lamontagne评价：“这是全球首台能够捕获无对接设计目标卫星的机器人航天器，具有开创性意义。从本质上说，这是商业航天主导的实操任务，并非单纯技术演示，我们以在轨服务的形式落地真实航天需求……公私合作的全新模式由此成型。”Domagal-Goldman总结：“从项目管理角度而言，仅仅是我们敢于启动这项任务，就已经称得上成功。”
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