探索在 L2 点修复航天器的可行办法，如韦伯和盖亚

价值数十亿美元的天文台航天器要么围绕地球运行，要么与地球处于同一轨道。

当某些部件磨损或出现故障时，若能“就地”修复这些任务就太好了。

美国国家航空航天局（NASA）的一篇新论文探讨了为地球以外的望远镜提供维修服务的最佳轨道和轨迹，此类针对其他设施的“维修”任务正是该论文的主题。

一些产能最高的轨道望远镜在日地拉格朗日点 L1 和 L2 运行。

但它们无法提供便于维修和服务的便利条件。

您只能给这些天文台携带这么多“燃料”。

所以，人们正在探寻通过服务任务来延长其使用期限的途径。倘若故障部件能够得以更换，推进剂能够得以补充，这些天文台的使用期限应当能够大幅延长，为天文学家带来更多观测价值。

戈达德太空飞行中心卫星服务能力办公室（SSCO）的研究人员研究了为遥远太空望远镜执行服务任务的可能性。在近期发表于《宇航学报》的一篇论文中，他们着重探讨了针对在日地拉格朗日 2 点（SEL2）轨道运行的太空望远镜的在轨加油任务的可行性。

存在许多挑战。一方面，当下的发射技术（在撰写此文时）不足以在如此遥远的距离执行那种任务。显然，技术必须进步才能进行服务访问。此外，重要的是要记住，像盖亚和詹姆斯·韦伯太空望远镜等当前的望远镜并非为此类访问而设计。

然而，未来的望远镜可以配备服务端口等以实现服务。最后，实际上将服务任务送达天文台存在挑战。

戈达德团队通过为这类任务计算各种发射及轨道解决方案的模型，将重点放在了这最后一个问题上。

他们不光考虑了发射轨迹本身，还把日-地-拉格朗日点动力学以及 SEL2 处观测站的相对位置都考虑在内了。

另外，该团队还对会合和对接期间以及之后观测站的稳定性进行了考虑。

在规划能否以合理成本发射服务飞行器，从而将观测站的寿命延长到足以让这项工作值得投入时间和费用的时候，所有这些因素都至关重要。

该团队为在 SEL2 开展轨道加油的理论任务构建了模型。

比如说，JWST 和 Gaia 在那里，还有 WMAP、普朗克等等。

然而，要实现这一点，前往 SEL2 的机器人航天器必须拥有一条最佳轨迹。

它们得能够自主导航至太空中的正确点位。

一旦抵达目标观测站，加油机器人随后就得为其对接操作小心翼翼地靠近。

这要求对目标在太空中相对于太阳的运动情况，还有其在 SEL2 轨道上的位置进行在轨评估。

对接本身会影响天文台的位置和运动，机器人也得把这考虑进去。要达到的想法是在对接后让天文台保持在相同位置。

然而，最大的问题在于：我们怎样才能以低成本、快速又安全的方式把它送达那儿？

戈达德团队主要探究了到达 SEL2 的最优且最有效的轨迹。特别是，他们研究了到达盖亚航天器的最佳途径，这艘航天器会在明年的某个时段耗尽推进剂。他们还把詹姆斯·韦伯太空望远镜当作此类任务的可能目标进行了研究。如果今天这样的任务可行，这些天文台将获得多年的“指向并拍摄”宇宙的机会。

在他们的论文里，团队探讨了两种前往 SEL2 执行加油任务的方法。一种是从地球直接发射的轨迹，另一种则是从地球静止转移轨道（GTO）出发的航天器。他们假定任务的重点在于尽可能快地恢复望远镜的运行。这决定了航天器能够保持恒定推力的最短和最安全的可能轨迹。

戈达德团队为从地球出发轨道前往绕 SEL2 点运行的太空望远镜，创建了一种“正向设计”方法，用于计算低能量和低推力的转移情况。

然后，他们针对从地球静止空间中的某一点出发的服务航天器，做了相同的操作。

从本质上来说，不管是从地球出发，还是以地球同步转移轨道为中心出发，都是可行的。

一旦机器人服务任务离开地球轨道，它在螺旋式过渡至 SEL2 的期间就会以低推力飞行。