探索在 L2 點修復航天器的可行辦法，如韋伯和蓋亞

價值數十億美元的天文臺航天器要麼圍繞地球運行，要麼與地球處於同一軌道。

當某些部件磨損或出現故障時，若能“就地”修復這些任務就太好了。

美國國家航空航天局（NASA）的一篇新論文探討了爲地球以外的望遠鏡提供維修服務的最佳軌道和軌跡，此類針對其他設施的“維修”任務正是該論文的主題。

一些產能最高的軌道望遠鏡在日地拉格朗日點 L1 和 L2 運行。

但它們無法提供便於維修和服務的便利條件。

您只能給這些天文臺攜帶這麼多“燃料”。

所以，人們正在探尋通過服務任務來延長其使用期限的途徑。倘若故障部件能夠得以更換，推進劑能夠得以補充，這些天文臺的使用期限應當能夠大幅延長，爲天文學家帶來更多觀測價值。

戈達德太空飛行中心衛星服務能力辦公室（SSCO）的研究人員研究了爲遙遠太空望遠鏡執行服務任務的可能性。在近期發表於《宇航學報》的一篇論文中，他們着重探討了針對在日地拉格朗日 2 點（SEL2）軌道運行的太空望遠鏡的在軌加油任務的可行性。

存在許多挑戰。一方面，當下的發射技術（在撰寫此文時）不足以在如此遙遠的距離執行那種任務。顯然，技術必須進步才能進行服務訪問。此外，重要的是要記住，像蓋亞和詹姆斯·韋伯太空望遠鏡等當前的望遠鏡並非爲此類訪問而設計。

然而，未來的望遠鏡可以配備服務端口等以實現服務。最後，實際上將服務任務送達天文臺存在挑戰。

戈達德團隊通過爲這類任務計算各種發射及軌道解決方案的模型，將重點放在了這最後一個問題上。

他們不光考慮了發射軌跡本身，還把日-地-拉格朗日點動力學以及 SEL2 處觀測站的相對位置都考慮在內了。

另外，該團隊還對會合和對接期間以及之後觀測站的穩定性進行了考慮。

在規劃能否以合理成本發射服務飛行器，從而將觀測站的壽命延長到足以讓這項工作值得投入時間和費用的時候，所有這些因素都至關重要。

該團隊爲在 SEL2 開展軌道加油的理論任務構建了模型。

比如說，JWST 和 Gaia 在那裡，還有 WMAP、普朗克等等。

然而，要實現這一點，前往 SEL2 的機器人航天器必須擁有一條最佳軌跡。

它們得能夠自主導航至太空中的正確點位。

一旦抵達目標觀測站，加油機器人隨後就得爲其對接操作小心翼翼地靠近。

這要求對目標在太空中相對於太陽的運動情況，還有其在 SEL2 軌道上的位置進行在軌評估。

對接本身會影響天文臺的位置和運動，機器人也得把這考慮進去。要達到的想法是在對接後讓天文臺保持在相同位置。

然而，最大的問題在於：我們怎樣才能以低成本、快速又安全的方式把它送達那兒？

戈達德團隊主要探究了到達 SEL2 的最優且最有效的軌跡。特別是，他們研究了到達蓋亞航天器的最佳途徑，這艘航天器會在明年的某個時段耗盡推進劑。他們還把詹姆斯·韋伯太空望遠鏡當作此類任務的可能目標進行了研究。如果今天這樣的任務可行，這些天文臺將獲得多年的“指向並拍攝”宇宙的機會。

在他們的論文裡，團隊探討了兩種前往 SEL2 執行加油任務的方法。一種是從地球直接發射的軌跡，另一種則是從地球靜止轉移軌道（GTO）出發的航天器。他們假定任務的重點在於儘可能快地恢復望遠鏡的運行。這決定了航天器能夠保持恆定推力的最短和最安全的可能軌跡。

戈達德團隊爲從地球出發軌道前往繞 SEL2 點運行的太空望遠鏡，創建了一種“正向設計”方法，用於計算低能量和低推力的轉移情況。

然後，他們針對從地球靜止空間中的某一點出發的服務航天器，做了相同的操作。

從本質上來說，不管是從地球出發，還是以地球同步轉移軌道爲中心出發，都是可行的。

一旦機器人服務任務離開地球軌道，它在螺旋式過渡至 SEL2 的期間就會以低推力飛行。