当NASA的超级压力气球携带的成像望远镜SuperBIT的卫星通信失败时，团队知道他们面临丢失天文成像数据的危险，这些数据是望远镜从99.5%以上的大气层上方辛苦收集的。但任务规划者有一个备用计划。
他们的想法是通过降落伞将整个望远镜及其所有数据一同降落到地面，以便再次使用。在完成了对南半球的五次环绕飞行，大部分时间都在海上飞行后，团队明白他们的机会有限。他们最好的回收机会是2023年5月25日即将到来的在阿根廷的陆地着陆。通过模拟风速和天气模式，他们或多或少地预测了仪器将要着陆的位置。
实际上，这个计划的一个关键部分出了问题。望远镜在阿根廷圣克鲁斯省的一个偏远地区着陆后，降落伞未能按计划脱离。然后，在搜救队找到仪器的几个小时里，风把它拖了3公里，掠过阿根廷荒野连绵起伏的山丘，将其摧毁成一地碎片。
但团队还有一个备用计划的备用计划；一个从未尝试过的计划。现在，英国杜伦大学的Ellen Sirks和Richard Massey以及SuperBIT团队的其余成员讲述了这个任务的故事，并建议其他载人气球任务可以通过类似的方法来降低故障风险。
数据潜水
SuperBIT任务于4月16日在新西兰旺阿努伊启动。望远镜升至40公里的高度，在接下来的40天里，它观测遥远的星系团，希望记录引力透镜事件，这些事件可能预示着宇宙这些区域存在暗物质。
该任务的一个特点是成像系统产生的数据速率相对较高。因此，望远镜配备了两个下行链路，一个通过商业卫星通信系统Starlink，另一个通过NASA的跟踪与数据中继卫星系统（TDRSS）。它还在机载保留了所有数据的副本作为备份。
然后，在5月1日，Starlink连接因原因不明而丢失。接着，在5月24日，TDRSS系统开始出现故障，增加了整个任务可能丢失的可能性。
团队立即决定将仪器带回地球，但这次操作最终导致其完全损毁。
但团队已经为这种失败做好了计划。设计的一部分包括四个装有小型降落伞的太空舱。每个太空舱都包含一个Raspberry Pi电路板，连接到五个1TB的microSD卡，这些卡具有固态存储器，可以存储任务数据的完整备份。太空舱还包含一个全球导航卫星系统接收器、一个电池和一个铱星通信系统发射器，用于广播其位置。它还有一个伺服驱动的钳子机制，可以将它从望远镜上释放。
在任务期间，一个太空舱发生故障，可能是因为其数据线在发射过程中与望远镜断开了连接。这样就剩下三个可用的太空舱作为备份。
于是，当望远镜悬挂在充满氦气的气球上，在33公里的高空时，他们将剩余的两个太空舱扔到了阿根廷上空。
团队知道降落伞太空舱的终端速度是4米/秒。他们也知道当地的风况。这使得他们能够计算出降落伞的着陆地点，并安排投放时间，以便这些地点相对隔离，以防止地面人员受伤，但又不过于偏远，以至于回收变得不切实际。
“因此，我们的目标是12号主干道以西大片开阔、无人居住的土地，”Sirks、Massey及其同事说道。然后他们祈祷并等待。
投放区
事情很快开始出错。在下降过程中，太空舱本应广播其位置，以便监测其轨迹并修正着陆区的位置。
但在任务期间，太空舱电池已经冻结，寒冷导致GNSS接收器或发射器供电不足。“不幸的是，[两个太空舱]在下降过程中都没有报告或记录其位置，正如它们本应做的那样，”Sirks、Massey及其同事说道。
但电池在着陆后回暖，太空舱开始广播其位置，一个比预测的远2公里，另一个早2公里。由于鲜红色的降落伞很容易看到，搜救队在12号主干道约24公里处找到了一颗太空舱。
他们在雪地里发现了另一个太空舱，周围都是美洲狮的脚印。“我们推测泡沫和降落伞尼龙很有趣，但不美味，”Sirks、Massey及其同事沉思道。
两个太空舱都包含任务整个数据集的完整副本。团队能够验证这些数据是机载数据的精确副本，因为他们最终在望远镜被毁后留下的碎片场中找到了望远镜完好的固态硬盘。
“我们不需要它，因为数据已经从释放的太空舱中检索回来，但拥有原始副本使我们能够验证SD卡上的数据没有损坏，”Sirks、Massey及其同事说道。“数据恢复系统太空舱在实时科学任务中的首次使用取得了巨大成功。”
这是一个非凡的故事，其中包含重要的启示。“以相对较低的成本，我们为SUPERBIT的科学回报提供了保险，以应对一次已经发生的损失事件：高带宽通信链路失败，然后望远镜在着陆时被摧毁，”团队说道。“我们建议未来的气球任务考虑使用此系统或类似的系统。”
结束语：SuperBIT可能是第一个使用降落伞进行数据收集的载人气球望远镜，但这种方法有着悠久的历史。在20世纪60年代初，美国的第一批间谍卫星使用胶片记录苏联军事设施的图像。然后，胶片通过降落伞被送回地球，并由特殊装备的飞机在空中截获。
这些任务是美国至今仍在运行的“钥匙孔”系列间谍卫星的第一批。据信，目前的版本与哈勃空间望远镜大小相当，但指向地球。它们不再通过降落伞将图像送回地面。
参考：通过降落伞从NASA超级压力气球下载数据：arxiv.org/abs/2311.08602
