活得長久而疲憊：為什麼美國宇航局的 ESCAPADE 探測器要在太空中等待一年才能前往火星
一場太空傳奇正在上演，這是一條漫長而蜿蜒的天空之路，甚至可能對未來在這顆紅色星球上紮根的定居者產生影響。 2025 年 11 月 13 日，當美國國家航空航天局 (NASA) 的 ESCAPADE 飛船搭乘藍色起源的新格倫火箭從佛羅里達州卡納維拉爾角發射升空時，這艘雙飛船並沒有按照飛往紅色星球的標準路線出發。
升空時，地球和火星並未處於行星位置，無法讓探測器直接前往。所以，雙胞胎 越軌探測器 （逃逸和等離子體加速和動力學探索者）被送入“徘徊”軌道，即繞地球旋轉的軌道 拉格朗日點 2 (L2)，大約一百萬英里外，面向太陽。 ESCAPADE 的任務是分析太陽風如何與火星的磁環境相互作用，以及這種相互作用如何驅動火星的大氣逃逸。這是一種奇特的說法，即該任務將為火星氣候的歷史和演變提供重要的見解。
下一步行動計劃於 2026 年秋季進行，屆時 地球 和火星排成一行，兩個航天器（標記為“藍色”和“金色”）利用地球引力向這顆紅色星球發射彈弓。隨著發動機點火，兩艘航天器將於 2026 年 11 月發射跨火星噴射。在長途巡航後，它們將進行 行進 ESCAPADE 科學家表示，將於 2027 年 9 月進行軌道插入機動。但 ESCAPADE 的科學家表示，這段額外的太空時間可能會對雙探測器產生一些影響。
加州大學伯克利分校空間科學實驗室 ESCAPADE 任務的首席研究員 Rob Lillis 表示：“在太空中額外停留 12 個月會給航天器帶來一些額外的磨損。”
Lillis 告訴 Space.com：“不過，我們相信 Blue 和 Gold 將足夠強大，能夠在 2029 年 5 月完成其名義上的科學任務結束時運行，並希望在此後的許多年裡都能運行。”
窗戶大開
太空行走、芸豆步道、重力輔助、雙曲線軌道和打開的窗戶——進入科羅拉多州威斯敏斯特高級太空公司首席技術官杰弗裡·帕克的世界，他是 ESCAPADE 任務火星公路之旅的首席設計師。
Advanced Space 從一開始就與 ESCAPADE 任務團隊合作，與加州大學伯克利分校和 NASA 合作，根據運載火箭決策、升空目標日期、航天器軌道設計以及雙火星探測器的行星際“出城”階段迭代多個版本的任務。
帕克告訴 Space.com，整個解決方案是關於“當運載火箭不一定要去火星時如何到達火星”。 “這是一個漫長的傳奇，有很多很多的變化。”
帕克的專業知識得到了充分利用，ESCAPADE 不必等待 2.1 年行星再次對齊。使其可行的一個核心判斷是從離子推進系統轉向化學推進系統，這種權衡增加了每個航天器上燃料箱的尺寸以容納更多燃料。
帕克說：“擁有額外的燃料確實有幫助，”並導致了多種軌道選擇，甚至無數次繞地球進入金星軌道以到達火星。
帕克說：“在發射時，行星對齊確實很難被打破。”他說，ESCAPADE 專家最終發現 L2 的運動策略是可行的方法，這種方法提供了“自由度”。
合理的假設
莉利斯提供了有關徘徊軌道決定的詳細信息。莉利斯說，兩艘 ESCAPADE 航天器都有多個冗餘系統，因此宇宙射線或高能太陽粒子的一次干擾甚至一次嚴重關閉都不會危及任務。他說：“我們現在已經檢查並調試了兩艘航天器的兩側，發現所有系統均正常。”
莉利斯表示，ESCAPADE 團隊試圖使用合理的假設來量化額外風險，並於今年早些時候與 NASA 分享了他們的發現。他說：“我們都很滿意，額外的 12 個月的太空停留時間並沒有顯著降低任務成功的總體可能性。”
事實上，徘徊軌道需要多次軌跡修正操作。然而，由於軌道飛行器是靈活的，利利斯說，這些都不是關鍵的，因為如果第一次不順利，它們可以重試或延遲。
事實上，其中一項已經逾期了。合而為一 12月15日更新美國宇航局寫道，當從其中一艘航天器觀察到低推力時，雙探測器的初始軌跡校正機動之一被推遲，但指出“軌跡校正延遲不會產生長期影響。”
所有人的目光都集中在彈弓上
“祈禱增加了跨火星噴射發動機關鍵操作的風險，”利利斯說。兩艘航天器都必須在 2026 年 11 月 7 日至 9 日在低地球高度在正確的時間、正確的時間燃燒發動機，以便火箭飛往火星。
“如果發動機不點火，我們將錯過行星際傳輸窗口，並且必須再等兩年才有機會到達火星。然而，距離火星還有將近一年的時間，我們將有很多機會練習並熟悉我們的推進系統，”利利斯說，“所以我們認為這是一個可以接受的風險。”
對於 Advanced Space 的 Parker 來說，ESCAPADE 雙胞胎髮射到火星的速度提升是一個關鍵的操作。他說：“我們將密切關注這次演習，以確保其成功結束。”
智能工程
ESCAPADE 是 NASA 創新型小型行星探索任務的產物（簡單的）計劃，重點展示低成本科學技術。但航天局指出，為了降低總體成本，SIMPLEx 任務的風險狀況更高，監督和管理要求也更輕。
火箭實驗室私人太空公司在其位於加利福尼亞州長灘的太空系統製造基地設計、建造、集成和測試了 ESCAPE 探測器。
Rocket Lab 發言人摩根·康諾頓 (Morgan Connaughton) 解釋說，該公司不喜歡關注可能出現問題的問題。雖然藍色和金色必須承受極端環境，但“我們設計它們就是為了做到這一點，”她告訴 Space.com。
合而為一 Rocket Lab 發布後博客該公司解釋說，要使航天器保持多年最佳狀態，需要巧妙的工程設計和卓越的材料科學。
電子產品的現狀
“與任何電子設備一樣，芯片會退化，傳感器會移動，無線電會發出噪音。此外，宇宙射線和太陽自身的耀斑也會干擾電子設備。而且飛船的所有部件都對高溫和低溫敏感，”火箭實驗室聲明補充道。 “為了防止我們的推力線在幾個月的時間面對黑暗的太空時結冰，我們配備了加熱器和隔熱毯。”
總體而言，火箭實驗室表示，他們“通過定期檢查電子設備的狀況，測試我們的閥門以確保它們沒有卡住，並為計算機、無線電、星像儀、慣性測量單元等關鍵部件配備冗餘組件”，確保 ESCAPADE 雙胞胎上的所有部件都能正常工作多年。
明天的典範
與此同時，Advanced Space 的 Parker 認為 ESCAPADE 火星之旅可以作為未來的模板。
“在火星上建立殖民地的想法意味著你將不得不發射大量的航天器，”帕克說。
帕克表示，ESCAPADE 可以讓每兩年在兩週之外的時間出發前往火星。這是隨時將貨物並最終將人員運送到紅色星球的關鍵，克服了由於火星直接注入能力不妥協的發射窗口而造成的潛在瓶頸。
帕克說：“你可以進行一系列的發射，所有這些都在一串珍珠中一起飛行，快速連續地飛過地球，最後在同一個行星際窗口中飛行。火星表面的人們可以等待下一批航天器每兩年出現一次。而 ESCAPADE 正在展示如何做到這一點。”
