这张照片拍摄于2018年6月8日，显示了美国宇航局在国际空间站上的NICER(中子星内部成分探测器)，它在那里研究中子星和其他x射线源。NICER和洗衣机差不多大。它的x射线聚光器的遮阳伞是可见的圆形特征阵列。来源:美国国家航空航天局
该望远镜对研究中子星和x射线现象至关重要，但在2023年5月遭到损坏，导致了解决方案的快速设计和测试。即将到来的任务将使NICER成为第一个由宇航员服务的x射线望远镜，增强其观测能力引入突破性的科学。
2023年7月，阿联酋宇航员Sultan Alneyadi从空间站上的泊克迷你研究模块2的窗口拍摄了这张NICER的照片。像这样的照片帮助任务小组绘制了NICER x射线集中器上隔热罩的损坏情况。图片来源:NASA/Sultan Alneyadi
更好的望远镜维修
在诺斯罗普·格鲁曼公司的第21次商业补给任务中，美国宇航局将为国际空间站上的x射线望远镜NICER(中子星内部成分探测器)提供一个补丁包。宇航员将进行太空行走来完成修复工作。
NICER位于空间站右舷太阳能电池阵列附近，于2023年5月损坏。任务小组于2024年5月将补丁包交付给美国宇航局位于休斯顿的约翰逊航天中心，以便为即将到来的补给任务做好准备和包装。
在这张照片中，可以看到NICER的一些损坏的隔热罩(圈起来的)。图片来源:NASA/Sultan Alneyadi
的快速响应意识与创新
“令人难以置信的是，在短短一年的时间里，我们就能够诊断出问题，然后设计、建造、测试和交付解决方案，”马里兰州格林贝尔特美国宇航局戈达德太空飞行中心的NICER机械主管史蒂夫·肯扬说。“我们很高兴看到这些补丁在未来的太空行走中安装，恢复到更正常的运行时间表，并继续进行开创性的科学研究。”
这个洗衣机大小的NICER站在空间站上研究x射线天空。它精确测量了被称为中子星的超高密度恒星残骸，中子星包含了科学家可以直接观察到的密度最大的物质。它还研究了神秘的快速射电暴，观测了太阳系中的彗星，并收集了有关地球高层大气的数据。
但在2023年5月，NICER发现了一种“光泄漏”，不需要的阳光开始进入望远镜。
NICER的贴片由铝制成，并经过阳极氧化或涂黑。每个大约2英寸高。“LCK”表示将固定补丁的底部标签的锁定位置。美国宇航局正在向国际空间站发送12个这样的补丁。在太空行走期间，宇航员将在望远镜上的遮阳篷上插入五个遮阳篷，以覆盖最严重的损坏区域。图片来源:NASA/索菲亚·罗伯茨
在空间站上拍摄的照片显示，NICER的隔热罩有几个区域受损。这种防护罩比人的头发细500倍，可以过滤红外线、紫外线和可见光，同时允许x射线通过。它们覆盖了NICER的56个x射线集中器，这些集中器由24个嵌套的圆形镜子组成，旨在将x射线跳过相应的探测器。遮阳伞位于每个聚光器和屏蔽组件的顶部，两者之间有轻微的间隙。遮阳伞由六个内部支柱分割，类似于切片的馅饼。
对盾牌的最大损坏大约是一张典型的美国邮票的大小。其他区域的大小更接近针头。在空间站的白天，这些损伤使阳光能够到达探测器，使传感器饱和并干扰NICER的测量。任务小组改变了他们的白天观测策略来减轻影响。损坏不会影响夜间观测。
NICER的补丁将插入它的遮阳伞，如图所示。在它下面可以看到锁住补丁的小标签。碳复合遮阳伞覆盖了NICER的56个x射线集中器。每个遮阳伞由三个金色玻璃纤维安装脚支撑。图片来源:NASA/索菲亚·罗伯茨
技术挑战和解决方案
“NICER并不是为维修而设计的，”戈达德的首席研究员基思·根德罗(Keith Gendreau)说。“它是机器人安装的，我们可以远程操作。当我们决定调查修补热防护板上最大损坏区域的可能性时，我们必须想出一个方法，使用望远镜现有的部件和空间站的工具包。如果没有约翰逊的同事和整个空间站项目的支持和合作，我们不可能做到这一点。”
最终，解决方案很简单。该团队设计了一块块，每块形状像一块馅饼，可以滑入遮阳伞中。每个贴片底部的标签将变成遮阳伞底部和隔热罩顶部之间的空间，使其保持在适当的位置。
NICER的热屏蔽层——如图所示的银色薄膜——覆盖了任务中的56个x射线集中器。它们阻挡紫外线、红外线和可见光，同时允许x射线通过下面的镜子。每个护盾只有大约160纳米厚，比人的头发还薄500倍。脆弱的盾牌由一个不锈钢框架支撑，该框架由每个楔形的1/8英寸(3毫米)正方形图案组成。图片来源:NASA/索菲亚·罗伯茨
即将到来的太空行走和未来的期望
宇航员将在太空行走期间安装五个补丁。它们将覆盖最严重的损坏区域，并阻挡影响NICER x射线测量的阳光。
维修包总共包含12个补丁，如果需要的话可以提供备件。宇航员将把贴片装在一个“球童”里，球童是一个长方形的框架，里面装着两个备用的遮阳伞和贴片。
NICER有56个单独的x射线聚焦元件，称为集中器，每个集中器包含24个嵌套的镜子。每个聚光器都将x射线传送到自己的探测器上。这里显示的聚光器是倾斜的，这样相机就可以看到嵌套的镜子。x射线是高能光，所以它们可以穿过望远镜反射镜的原子，比如美国宇航局的哈勃和詹姆斯·韦伯太空望远镜。取而代之的是，x射线天文台使用掠入射镜，其表面在其侧面转动。x射线穿过它们的表面进入探测器。图片来源:NASA/索菲亚·罗伯茨
戈达德天文台NICER项目系统工程师查尔斯·贝克说:“NICER将是第一个由宇航员维修的轨道上的x射线望远镜，也是第四个全面维修的科学天文台，加入了美国宇航局哈勃太空望远镜等任务的行列。”“在过去的一年里，看着补丁包走到一起真是太棒了。NICER教会了我们很多关于宇宙的奇妙事情，我们真的很期待它旅程的下一步。”
NICER球盒是一个铝制盒子，里面装着两个任务的备用遮阳伞，它们连接在底部。在遮阳伞内部，有12个补丁被锁在一起。宇航员将在未来的太空行走中携带完整的球童组件，以解决NICER隔热罩的损坏问题。他们将在最大的损坏区域插入五个补丁，这将使任务在空间站的白天恢复正常运行状态。图片来源:NASA/索菲亚·罗伯茨
中子星内部成分探测器(NICER)是一颗x射线天文望远镜国际上的经济工具美国国际空间站(ISS)，专注于研究中子星，包括脉冲星。NICER是美国宇航局探索者计划的一部分，旨在测量中子星的极端物理特性，以促进我们对其致密内部的理解。它还支持用于测试脉冲星的六分仪实验航天器的Sed导航，演示说明其科学发现的实际应用。
