探访冥王星-开拓人类新视野2,续上帖

3 银河比邻星 11个月前 106次点击

本篇超字数了,只好分两次发,以下是正文。

那怎么办?去把这事情炒起来!于是,他们一边去找媒体曝光此事,一边寻求科学界的支援。不久,媒体和舆论广泛讨论起了冥王星任务被取消一事。这时候不仅地上把这事儿闹得沸沸扬扬,天上的一大堆因素也在为这任务发出最后的警告。

首先,要使探测器尽快飞到冥王星,就需要借助木星的重力辅助效应,而这就得考虑到木星和冥王星什么时候对齐的问题。如果想在2020年代抵达冥王星,那么2002到2006年,就是木星位置恰好而不容错过的发射窗口。

另外,在冥王星248年的公转周期中,还有两个特点使得时间的压力更为紧迫。第一,冥王星已经在1989年过了近日点,随后便会逐渐远离太阳。这也就意味着时间再拖下去,冥王星只会更难以抵达。第二,也正是因为它逐渐远离太阳,温度随之下降,可能不利于人类对其大气层的研究。

1990年代初,人类已知冥王星大气层的主要成分是氮分子,与地球颇为相似。但不同点是,冥王星的氮大气层是由它的积雪表面升华而成。在升华的过程中,大气压力强度会以表面温度的指数倍增或倍减。这样一来,冥王星表面哪怕只下降几度,它的大气压力都会只剩下一半。随着时间的推移,冥王星越来越远离太阳,它的大气压力会剧降到近日点时的几百分之一甚至几千分之一,那跟不存在也没什么两样了。它的大气层一旦冻结,派啥任务过去都没有意义。

还有一个问题。冥王星是个倾角很大的天体,以其轨道面为准,倾角是122度。这也就创造出了非常极端的季节性日照差异。自1990年代起,冥王星南半球有越来越大的区域将进入为期几十年的漫漫长夜中。由此凡是在2015年抵达冥王星的任何探测器,都只能观察到它75%的表面积,另外25%会被覆盖在极圈的长夜里。进入2020年代,可见的表面积会再减少到6成,到了2030年代会只剩下一半。也就是说,任务越往后拖,能看到的冥王星表面就越少,卡戎也是一样。

对于冥王星任务被取消一事,太阳系探索小组委员会也非常不满,它们在2000年万圣节当天的会议上第一个议程就是讨论这个事情。冥王星柯伊伯特快方案的问题就在于喷射推进实验室估计整个外太阳系行星计划,包括冥王星和木卫二(欧罗巴)的预算已经膨胀到将近40亿美元,就算只是冥王星任务,成本也暴涨到15亿美元甚至更多。但随着太阳系探索小组委员会掌握的情况越来越多,他们越发纳闷,这成本是怎么算的?

委员会里有一名关键角色——史塔马提欧斯·汤姆·克瑞米吉斯,对行星探测方面可谓经验丰富,他参与制作的科学仪器曾随着飞行器一起去往除冥王星之外的每一个太阳系行星,外加若干小行星和彗星,还在约翰霍普金斯大学应用物理实验室执掌太空科学部门。他后来回忆,说在这场会议上,有一个关键的瞬间。喷射推进实验室计划经理约翰·麦可纳米在解释为何冥王星任务的预算会膨胀到15亿美元以及何以无法缩减成本时,把一块电路板零件传给委员看,而这电路板上的铝足有1英寸厚(约2.5厘米)。他还说:“看看它有多重吧,我们要让这东西先飞掠木星,再前往冥王星,再多的辐射保护层都不嫌少。”

当电路板传到汤姆的时候,他说:“等等,这飞行器要飞掠木星,去到比旅行者号远很多的地方。结果旅行者号需要的屏蔽是0,这玩意儿反倒搞这么厚一层,你说得过去吗?”

好啊,原来问题在这儿!于是,委员会去找魏勒。你这决定,后果很严重你知不知道?他们建议魏勒重启冥王星任务,但要控制成本,而且不应该直接交给喷射推进实验室,要开放竞争。还有,,这个任务时间紧急,不能拖,必要的时候还应该把欧罗巴任务延后。

于此同时,还有两件关于冥王星任务的大事。首先,行星学会再次策动会员去给NASA写信。于是,NASA总部很快就堆了好几千封抗议信。好吧,起码这事儿是在艾伦的劝说下得以实现的,但是另一件事他就一点儿都不知情了。一名对冥王星任务怀着无比热情的17岁高中生泰德·尼可斯,以一个名为“救救冥王星任务”的网站和其他宣传招数吸引了不少人的注意。后来它一个人跑到NASA的总部来为冥王星任务请命,甚至直接杀到了魏勒的办公室。

舆论和科学界对魏勒的压力越来越大,甚至有一回他只是趁着空档跑到NASA外面抽根烟,都能有路人上前去要求他重启冥王星任务。他实在受不了了,去找应用物理实验室的科学主管汤姆,问他能不能找到足够便宜的实现冥王星任务的方法。他说:“我大概可以把成本压到喷射推进实验室的三分之一。”

话说这应用物理实验室并没有太多行星任务的经验,但他们的一大风格就是能尽量便宜地把任务给办了。他们仅有的一次行星际任务——发现计划,可谓大放异彩。这次任务的目标是探访近地小行星,飞行器在1996年发射,顺利成为第一个绕着小行星运行的人造飞行器。它不仅绕了爱神星一整年,最后还成功降落在爱神星上。这个飞行器不仅比预算时间提前做了出来,花的钱还比预算少3000万美元,NASA为此还收到了应用物理实验室的退款。

在魏勒的鼓励下,汤姆带着一支不大的团队,赶在10天内完成了原型机的设计和成本分析。其结果是:把所有能节省成本的创意都集合起来,5亿美元就可以搞定。

到了2000年12月底,艾伦得知NASA终于还是打算把冥王星计划重新捡起来。他原以为会从之前停下来的地方继续,结果事实证明——没那么简单!魏勒公开表示,任务是重启了,但这一回NASA要把整个任务打包丢出去比稿。

OK,比赛开始!NASA提出要求:第一,任务必须达成所有的科学观测,绝不允许为了节省成本就偷工减料。第二,飞行器必须要在2020年前飞抵冥王星。第三,预算必须压在7.5亿美元以下,还必须有可信的预留预算空间。从设计、建造、测试到起飞,全部就是这个钱,一分也不会再多。哦,还有一点,提案得在明年3月21日之前交完,只有三个月。至于三个月之内各团队怎么把详尽的一整套计划给憋出来,NASA可不管,你们自己各显神通吧。

同一天,打算组队的应用物理实验室和喷射推进实验室开启了抢人大战。艾伦先后接到了这两家的代表打来的电话,都希望他来挂帅出征。艾伦早有准备,于是对他们都提了这样的问题:第一,要是跟了你,我会是你唯一的冥王星计划主持人吗?第二,万一赢了,你愿意白纸黑字承诺绝不松手,誓死战到最后,不会因为资金或政治问题临阵脱逃吗?

两家的代表都表示要先回去研究一下,第二天才能答复。结果第二天喷气推进实验室的代表艾拉奇打来,花了半个小时跟艾伦解释:“我们一定能收拾掉应用物理实验室的,但我们既不可能只做一个案子,也不可能哪天案子取消,就和NASA翻脸不是?总之吗,你就别顾虑那么多了,来吧。”

应用物理实验室的代表汤姆不久也打来了电话,而他说的是:“艾伦,你会是我们唯一的计划主持人。要是案子真的赢了,我们死也要让它执行到最后,这是我们的保证!”

相比前者,汤姆的回复很中听。但艾伦心想,喷射推进实验室实力强,政治渊源也深,但是这个态度实在不让人放心。应用物理实验室虽然态度坚决,但他们显然是以小博大,输的概率很高。相比喷射推进实验室,他们完全没有可以拿得出手的外太阳系经验或者任务履历。而对于这些年来为冥王星任务付出这么多的艾伦来说,输掉显然是无法接受的。当晚,他陷入了艰难的抉择。

半夜醒来,他想通了。应用物理实验室是他该去的,他只能选择真心想完成这个任务,绝不退缩的团队,尽管这个决定有无法否认的弱点。第二天,他分别打给两家实验室。汤姆喜出望外,至于艾拉奇的反应嘛——你你你,竟然把我给甩了!

艾伦和汤姆迅速行动了起来。招人、开会、分配任务、赶进度,整个团队高速运转,没日没夜地工作。就在他们全力冲刺的时候,2001年2月,新上任的布什政府公布了执政以来第一份联邦预算书。其中NASA的冥王星任务预算遭到冻结,反而给了欧罗巴任务。随后,NASA便终止了冥王星任务的提案竞赛。

艾伦都要被气炸了,他总觉得哪里不对。如果欧罗巴任务成行,喷射推进实验室保证能开工,因为这个任务当初是直接派给它们的,不仅不用比赛,金额还远大于冥王星计划。因此,他怀疑这是喷射推进实验室从中作梗。至于其动机,他认为是万一应用物理实验室比稿赢了,就会趁势做大,对喷射推进实验室就是个很大的威胁。

前进!前进!不 择手段地前进!艾伦马上打了个电话跟汤姆表示,是时候破釜沉舟了!汤姆听了心想,我真是选对人了,这任务对他而言,就是战斗!

话说汤姆可是有“秘密武器”的,他打算以毒攻毒,打了个电话给马里兰州参议员芭芭拉·米库尔斯基,马里兰州可是应用物理实验室的老家,而这位参议员正是当时参议院里主管太空任务的拨款委员会主席。在汤姆的要求下,米库尔斯基写了封措辞尖锐的信给NASA,要求恢复冥王星的任务竞赛。还提了一句,你们自行取消比稿,无异于滥权剥夺了美国国会要不要拨款给冥王星任务的权限,你们没资格这么做!管拨款的委员会主席都这么说了,NASA只得又恢复了比稿。

团队的工作正紧锣密鼓地进行着,这时有一个看似不起眼但其实很要命的任务困扰着艾伦,就是给任务想一个什么名字好,他想要一个能让人对任务性质有些概念同时带点激励性的名字。刚开始他循着NASA爱用缩写的路子去想,但想来想去都不怎么满意。在这个过程中,他的团队得知喷射推进实验室的一个团队决定给任务起名叫Posse(警卫队),全称Pluto Outer Solar System Explorer(冥王星外太阳系探索者)。艾伦觉得这名字倒是挺直观,但没啥正能量。你们这整一个“警卫队”,是要去抓谁啊?

在试了一大堆缩写都不成功后,艾伦终于反应过来——去他的缩写,我被NASA的逻辑给绕进去了!在跳出这个框框之后,各种创意纷纷袭来。有人觉得为了纪念当初汤博寻找X行星,不妨就叫X任务。其他的建议还有New Frontiers(新疆界)和One Giant Leap(一大步)。但这些名字都有得被挑刺,比如对某些人来说,X是摇头丸的别名。而新疆界曾是肯尼迪在民主党内初选胜利时的竞选口号,艾伦怕布什政府听了不高兴而影响计划。一大步明显是为了纪念阿波罗号登月,但艾伦担心这会害冥王星任务被揶揄是“蒙着眼往下跳一大步”。

这之后,一个难得的星期六,艾伦在老家跑步,顺便给脑子放松一下,可是他又想到了命名的难题。他决定“新”这个字一定得留着,因为正在做的这事情从很多方面来看,确实很新。新疆界已经很接近答案了,就是政治包袱太大。就在他跑到路口等红绿灯时,西方地平线上的落基山脉映入眼帘。嗯?地平线!地平线!有了——New Horizon(新视野号)!我们想去探索的冥王星、卡戎、柯伊伯带,都位于崭新的地平线上。除此之外,第一次用计划主持人带队的方式来执行外太阳系行星任务,也是新的尝试。这么光明的名字,应该没谁能想到什么来抹黑了吧?他越跑越远,越觉得这名字对。他试着给这名字找茬,但怎么都办不到。等跑完步,他的心意也定了。万一提案真的赢了,万一国会真能拨款让任务成行,万一这任务真能成功,“新视野号”这个名字将载入史册,流芳百年。

冥王星任务设计竞赛分两个阶段,第一阶段只要能找到人组队,并且有钱提案子,都可以参加,NASA会筛选出两个最好的提案进入第二阶段。而第二阶段要求更多,也更注重细节,以决定最终要把任务交给谁。

在第一轮当中,NASA接到了5个团队的报名。其中一个半途而废了,最终在2001年4月6日共有4个团队交稿。NASA召集了不同领域的专家,组了十几个委员会来评估这些提案。耗时两个月,最终新视野号和喷射推进实验室的冥王星外太阳系探索者成功晋级了决赛。

为了赢得比赛,新视野号团队加班加点地工作。更精细的任务设计、成本分析、器材效能评估、万一延迟到2006年发射的备案、红队的模拟审核,统统得在三个月内完成。2001年9月10日,团队完成了最终审校,没想到第二天发生了911事件,本身就隶属美国国防部的应用物理实验室也因受炸弹威胁而全体疏散。还好NASA把截止时间延迟了一周,才使得两个团队都能及时交稿。

11月29日,就在艾伦离开一场技术论坛去喝杯咖啡放松一下的时候,有一名NASA的关元提醒他:“你放榜的电话来了。”他拿起电话嗨了一声,等待这最后的审判。电话那边代表NASA的丹尼斯说道:“恭喜,我们为冥王星任务选择了新视野号!”

放下电话,艾伦兴奋地冲到电脑前把这个消息发给了全体团队。随后冲到上千名科学家里寻找汤姆,把消息告诉了他。汤姆一把把他抱住,在科学会议的大厅里,两个大男人就这样跳起了舞。

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