您好,我打聽一下,到太陽系的盡頭怎麼走?
原標題:您好,我打聽一下,到太陽系的盡頭怎麼走?
在所有關於冥王星的照片中,Alan Stern 最喜歡這一張。
「在我們飛過冥王星之後,回望過去,它正背對著太陽。」在極客公園創新大會的演講上,Alan Stern 解釋道。他是 NASA 新視野號的首席研究員。
「這樣的照片只能從冥王星的另一面拍到,對我而言,它代表著我們所取得的成就——一個歷時十五年的項目,我們去探索了冥王星,也成就了人類歷史上最遙遠的探索。」
2015 年 7 月,新視野號從冥王星飛過,記錄下了之前從未有過的大量數據和高清照片。這些照片和數據經過長達 15 個月的傳輸,終於在 2016 年 10 月全部傳回了地球。高配置的拍攝設備在這些照片中儘可能地填滿了有關冥王星的細節,在一個距離冥王星非常近的高空上拍攝這個星球地表的情況,用新視野號首席研究員 Alan Stern 的說法,這就像在太空中觀測紐約,它不僅能看到中央公園,連公園裡小型的河流和湖泊都看得一清二楚。
在新視野號出發之前,人類對於冥王星的了解還非常有限,這一點直觀地體現在了當時哈勃望遠鏡拍攝的冥王星照片上,這個模糊的光點,就是當時人類所有飛行器能夠拍攝到的冥王星最清晰的樣子。
堅持和妥協的力量
1989 年開始,Stern 加入到了一場 NASA 的內部競賽之中並且勝出——五支團隊一同競爭,最終的優勝者將完成探索冥王星的任務。
從 NASA 內部的競賽中勝出並不是比賽的結束,反而是另一更加艱難的馬拉松式長跑的開始。新視野號項目歷盡 12 年的籌備,直到 2001 年才得到了審批,在這個過程中,Alan Stern 的團隊經歷了六個不同的項目,這些項目都因為經費和設計等等各種各樣的原因而失敗,直到最後的新視野號。「每次失敗之後,我們都會重新開始,」Alan Stern 說道,「因為我們知道,如果我們放棄了,沒人能夠取代我們,對冥王星的探索也終將不再。」
在這 12 年的籌備過程中,探索冥王星的任務被視為是一項「不可能完成的任務」,不僅因為工程難度大,還有當時 NASA 提供給新視野號團隊並不算充裕的條件:他們只有四年時間,相當於旅行者號研發時間的三分之一,預算更是只有此前一些項目的五分之一。用如今創投圈的話說,投資人對這一項目也不是很有信心。
為了能夠在規定的期限內完成飛行器和火箭的設計和製造,Alan Stern 和他的同事們加班加點地做設計,去零部件加工廠監工。因為各種各樣的問題,新視野號研發過程中有好幾次的叫停,團隊需要停下來,重新針對設計和製造上的一些問題進行修正。很多時候,困難和阻力太多,Alan Stern 同事們的鬥志也會有動搖,這時作為領導人的 Alan Stern 還需要頂住壓力,鼓勵整個團隊堅持下去。「我必須讓他們知道,如果我們成功了,我們將創造歷史,我們將啟發全世界、創造新知,成就一件從沒有任何團隊能夠完成的壯舉。」在 Alan Stern 看來,逆境中的領導力是實現一個不可能完成的任務時不可或缺的重要因素。
在平衡預算與項目的目標之間,新視野號做了非常多的工作。為了節約資金,他們使用人工智慧的技術,讓飛行器能夠在長期飛行的過程中處於睡眠的狀態,這樣不僅僅節約了資源,對地麵糰隊人力的消耗也大大減少——新視野號的團隊只有 50 個成員,遠遠低於旅行者號的 450 人。
當然,並非所有的困難都能用技術創新的方式解決,預算和時間的限制也讓新視野號不得不做出一些妥協。前面提到新視野號的數據從冥王星傳回到地球上花費了一年多的時間,這正是新視野號面對預算妥協的結果。為了讓飛船能夠更快地飛達目的地,科學家們決定在通訊系統和能源系統上動刀,使用功率更低的傳輸器,這樣一來就能減少一個核電的供應設備,同時在器材上盡量使用輕便的設備,減輕機身重量,從而滿足飛行速度的要求。
這一決定為新視野號項目節約了 800 萬美元的預算,Alan Stern 認為這樣「聰明的妥協」是值得的,「要滿足預算和進度,必須在其他方面做一些有選擇性的取捨。」
「好像冥王星就在自己眼前」
2006 年 1 月 19 日,新視野號在佛羅里達州發射,9 小時後到達月球,隨後向太陽系外圍飛去,首先進入木星的軌道,這時它大約距離地球 5000 萬英里。
八年之後,2015 年 7 月,經歷了 25 億英里的漫長飛行,新視野號終於抵達冥王星,一路上,新視野號飛過了天王星、海王星的軌道,還發現了冥王星的一些衛星,包括此前哈勃望遠鏡曾觀測到的已知冥王星衛星中最大的卡戎,它在哈勃望遠鏡傳回的照片中只有一個點那麼大,但這一次,新視野號看得非常清楚。
從新視野號傳回的照片和數據上,科學家們發現冥王星的結構非常複雜,並且在地質上仍然是一顆活躍的星體:「冥王星是一顆比較小的行星,我們曾認為它會很快冷掉,從地質上來說是不活躍的。但是通過檢測我們發現,冥王星上仍有一些漂移的冰帶,還有著很多山脈,很多新、舊的地貌,我們甚至看到了火山的跡象。」Alan Stern 說道。
對新視野號拍攝的照片進行放大處理後,科學家們發現冥王星的表面有很多隕石坑,還有雪山的跡象,「雖然它那麼遙遠,那麼小,那麼冰冷,但冥王星和火星、地球一樣,都有著非常複雜的構造。」說起這些發現,Alan Stern 顯得有些按耐不住情緒,「對我的團隊來說,這些照片是他們辛勤工作十五年換來的,如今夢想成真了,我們好像可以親眼看到、親手摸到冥王星一樣。」
在 2016 年 4 月,Alan Stern 第二次成為了《時代》周刊全世界百大影響力人物之一。為他撰寫頒獎詞的是 NASA 另一項太空探索項目——旅行者號計劃的首席科學家 Ed Stone。Stone 在文中表示,「正是因為 Stern 的堅持,我們才很幸運地獲得了這些新的知識。」
飛掠冥王星之後,新視野號沒有停下,它被賦予了新的使命:探索太陽系的邊界。
對普通人來說,冥王星本該是太陽系的最外沿,但從天文學的角度來說,這個距離還遠遠不夠。冥王星位處柯伊伯帶靠近太陽的一側,而新視野號的下一個目標,是柯伊伯帶的更深處。
「我們的目標在冥王星以外 10 億英里的地方,每天飛行 100 萬公里,需要三年半才能飛到那裡。從來沒有人到達過那,從 45 億年前,太陽系誕生的時候就一直在冰冷和陰暗中沉睡的柯伊伯帶星體。」Alan Stern 說道,「我們知道的只有它的軌道,它發紅的顏色,以及有羅塞塔號探測的慧星 10000 倍大的體積,但除此之外,我們一無所知。一切都會在 2019 年的第一天揭曉。」
在 2019 年的 1 月 1 日,新視野號將正式接近柯伊伯帶的第一個飛行目標,在那時,我們對深空宇宙的認識,將會再一次被刷新。
責任編輯:卧蟲
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