探访冥王星——开拓人类新视野(3)

5 银河比邻星 11个月前 138次点击

第三篇 紧锣密鼓
第二天,艾伦收到了魏勒署名的贺信。开头先是说明了新视野号计划获选,可以继续执行。好话到此结束,后面通篇都是各种各样的任务可能遭取消的情况,还撂下一句,只要中一个,计划就得完蛋。至于NASA会从中给予什么协助,不好意思,一个字都没提。
艾伦不止一次拿下NASA的案子,但收到这样的贺信还是头一回,算式开了眼界了。看这调调,NASA压根就不相信这任务能在布拖时间的情况下完成。信中还说,任务的发射时间从2004年12月延迟到2006年1月,即把锁定的木星重力辅助窗口从倒数第二次改为最后一次,好处是能多一些准备的时间,坏处显然就是必须赶末班车,而且时间拉长了,钱还是那么多,所以还必须更省着用。艾伦把信拿给团队其他人看,大家同样表示悲观。但都走到这一步了,还能怎么办?前进!前进!不择手段地前进!
2002年2月初,新一份财政预算书出炉。让艾伦最惊讶的是,新视野号任务被取消了,理由是预算超支。艾伦简直无语,任务都还没跟NASA正式签约,哪儿来的什么预算超支?难道又是喷射推进实验室搞的鬼?
看来不来点儿狠的是不行了。参议员芭芭拉再次出马,身为参议院的NASA拨款委员会主席,成功出手干预,提供了这一年的过渡期预算。但再后面的经费,参议院已经把话挑明,得看下一份行星探索十年调查。
艾伦很快接到了魏勒的通知,布什政府同意有条件支持新视野号任务,前提是任务必须列名在十年调查中的最优先顺序,并且是第一名。也就是说,进尖子班还不行,你必须得是第一名,否则一切免谈。不久,美国国家科学院宣布,由于利益冲突,所有新视野号团队成员都不得加入十年调查的学者阵容。然而像欧罗巴任务这样八字还没一撇的却不受此影响,他们的相关人士可以为了被列名把计划随便吹,大饼随便画,没有任何问题,而新视野号不行。
这一年,新视野号项目虽然有了临时经费得以续命,但是团队成员一方面得不眠不休地设计飞行器,一方面又得使劲说明为什么冥王星和柯伊伯带探索要紧到必须列名十年调查的第一名。他们撰写科学白皮书给十年调查之下的委员会参考,广泛号召民众发挥影响力,甚至再次征兆行星协会的冥王星粉来助他们一臂之力。总之,不管情况怎样,只能不择手段地前进。
到了6月,魏勒通知艾伦,十年调查把冥王星任务列为第一优先,白宫也将接纳。但是NASA想在新视野号上另加一节火箭,并希望能让喷射推进实验室来负责建造这节火箭,还保证这个不计入新视野号的预算中。什么,怎么又是喷射推进实验室?要是这节火箭太贵或是太重,又或者无法及时研发到位,他们随便搞两下子,这任务不是又得泡汤?
不行,不能让他们得逞。艾伦当即想了一招——拖字诀。于是,他在电话里先向魏勒答应会着手研究这个事情,数天后列了张超长的资料需求单给NASA,说如果这些不准备好,他们就没法启动研究,而且只给NASA一个月的时间。这招NASA之前也用过,如果一个月后他们交不出来,艾伦的团队就能以资料不全为由追加更多要求。如果NASA非抓着这节火箭不放,团队就可以说是NASA为了这事儿耽误进度,这叫做“搅黄,搅黄,不择手段地搅黄”。
果然,到了2003年3月,新视野号顺利通过了任务确认审查。至于火箭的问题,NASA表示,这个这个,没有就算了吧。
终于可以开始组建飞行器了,钱的问题也不用担心。本以为扯皮阶段已经过去,没想到喷射推进实验室又跑去跟NASA说:“喂喂喂,这项目该谁管啊?话说每一个行星任务都是咱喷射推进实验室在管的诶,所以这次嘛,要不也给我们?”
哇靠,这回不得了了,手下败将要翻身做顶头上司?艾伦和汤姆尝试跟NASA沟通:“这不是明摆着他们输了不服气,现在借这个机会想管我们吗?”结果怎么解释NASA的态度都是——不听不听我不听。好啊,你们这是什么态度?齐天大圣太调皮,尚且还有唐僧在一旁念紧箍咒呢。于是他们又使出了参议员这个杀手锏,话说这招对付NASA是真的灵,最终新视野号计划办公室被设在亚拉巴马州亨茨维尔,隶属NASA的马歇尔太空飞行中心,算是个中立地带。
整个新视野号计划,参与的成员人数超过2500人。这其中大约有一半的人负责发射载具:两节式的宇宙神五号火箭外加特制的第三节。还有三分之一的人从事飞行器和科学仪器的设计与建造,或是任务运作的规划及执行。还有的人负责申请核动力发射许可,有的人属科学实验团队,有的人是面对大众的公关团队等等。
对于发射新视野号的火箭,团队最终选择了洛克希德·马丁公司的宇宙神五号,而且是各版本宇宙神五号中最强大的型号551。它的第一节有107英尺高,箭体直径12.5英尺,发动机可以燃烧液氧和煤油。连接在第一节火箭上有5个固态火箭马达,均可与第一节火箭同步点火,该节火箭可推动上层火箭和新视野号到时速10000英里以上。上方还有第二节火箭,称为半人马号火箭。高42英尺,可提供22300磅的推力,且可以多次熄火再重新点火。把半人马号火箭和它上面的新视野号一起包住的是宇宙神五号的整流罩,目的是保护太空飞行器不受发射时的强烈气流伤害。
由第一节火箭带动升空后,第二节的半人马号可以先让新视野号进入绕地轨道,再把它送到最远可达小行星带的行进轨道,剩下的任务由第三节的固态火箭完成。它虽然只会点火82秒,但它产生的动力足以把新视野号加速到14G,使其成为人类发射过的最快的飞行器,可以用比阿波罗号任务快10倍的速度到达月球轨道,再以同样速度航行至少10年,穿越到48亿公里外的冥王星。
至于动力的来源,团队打算采用以钸为燃料的核能电池。1960年代起,NASA就曾在能源部和国防部的配合下改进、测试并升空过不少钸燃料核能电池,且就是当做太空任务的电能来源。这些钸电池被称为“放射性同位素热电机”,外形为圆柱体,大约一个汽油桶大小。因钸会产生大量的热,放射性同位素热电机就需要配备冷却鳍片。它的主要任务就是驱动太空飞行器并确保钸不会在发射出现意外时外泄。用于其中的钸,先封装成锭状的二氧化钸颗粒,这些颗粒再进一步以铱元素包覆,装瓶置于放射性同位素热电机的黑色石墨壳里。
放射性同位素热电机是借由所含钸元素的放射性衰变来生热,而热又会经由简单而完全自发性的热电偶装置转为可用的电力。热电偶有冷热两端,热的一端位于放射性同位素热电机内部,冷的一端则位于外部,面对着无垠太空,便能产生出电流来驱动飞行器。新视野号的放射性同位素热电机发热量约5000瓦,可以转换为大约250瓦的电能来供发射阶段的飞行器使用,其性质极为稳定,使用期限达数十年。但由于钸的衰变,产生能量的能力会以长期且稳定的斜率缓慢下降。发射阶段的250瓦电力,在飞行器抵达冥王星时会降至约200瓦。
新视野号搭载了7款科学观测仪器。首先是名为“爱丽丝”的紫外线光谱仪,其像素数为3.2万,可同时观测32个相邻地点的各1024道波长。而旅行者号的同种仪器,其像素数只有2,只能同时观察两道不同的紫外线波长,需要这样两道两道慢慢扫,扫完才能继续对准下一地点,不断重复这个过程,才能绘制出飞掠星球圆盘面上的光谱画面。
然后就是包含2台黑白相机、4台彩色滤光片相机和一台红外线制图光谱仪的“瑞夫”,可以绘制冥王星的表面组成。其光谱仪会把红外光细分成512道1.25到2.5微米不等的光谱信道。而旅行者号的同种仪器,红外线像素数只有1,也就是只能一道一道慢慢扫。
新视野号上的无线电科学实验仪可以测量冥王星大气层的温度与压力。NASA的深空网络会从地球上打出比飞行器上的仪器强很多的无线电信号,穿过冥王星的大气,再由无线电科学实验仪接收并记录。为了测量大气温度与压力,无线电科学实验仪会用一个基准去比较无线电波穿过大气层时的频率,频率的变化会正比于电波通过该大气层时所遭到的弯折,而有了该读数,就能换算出大气压力与温度。除了这个,无线电科学实验仪还能测量观测目标的表面温度。
接下来就是名为“萝莉”的远距勘测成像仪。它本质上是个高倍数望远镜,抓到的影像会交给一架百万像素等级的相机。它只能拍摄黑白影像,但因其望远镜的放大倍数远高于瑞夫的那台,所以萝莉拍下的照片会在分辨率和细节上完胜瑞夫。也因为它的高分辨率,新视野号得以用更远的距离来见证冥王星及其卫星的地景。从真正飞掠的大约10周前,萝莉观察冥王星的能力就会超过哈勃太空望远镜的极限。
还有两款用来研究等离子的仪器。其中“冥王星高能粒子光谱科学调查仪”测量极高能的带电粒子,可以揭露从冥王星逃逸的大气的组成,另一款仪器“冥王星周围太阳风分析仪”则测量冥王星大气的流失速率。最后还有一个“学生尘粒计数器”,用于计算行星际尘粒(微型流星体)打在其侦测器表面的冲击次数。这是第一个参与行星任务的学生作品,自从新视野号开此先河,现在NASA大部分行星任务里都会加入学生打造的仪器了。
到了2004年初,新视野号的部分零件遇到了通不过测试或是进度落后的危机。这对于飞行器的建造来说并非什么稀罕事,问题是新视野号得赶上2006年初的末班车。大约也在此时,NASA的新视野号计划办公室把任务的监督权交给了一名敢冲而又优秀的年轻经理——陶德·梅伊。刚上任,他就向艾伦表示要走一趟属于新视野号计划的各个研究据点,以便对计划的执行现况有第一手的掌握。没过多久,他便意识到项目在各方面的筹备问题上有多严峻。于是,他要求进行更深层的检讨,包括涉及飞行器的方方面面,为此每个领域都组了一个专家小组。经过被艾伦称为“直肠肛门检查”的90天检讨过程,陶德的结论是多数工作还算OK,但大问题也不是没有。其中最大的问题就是“瑞夫”的研发上遭遇了重大困难,制作进度落后,预算更是明显超支,而且负责研发的波尔公司还不断把优秀的工程人才调往其他地方。本来看这状况,应用物理实验室就想着简化瑞夫的设计,结果波尔反而说简化会使得费用进一步提高,因为这就意味着各方面的设计和分析又得重来。看来波尔是吃定了新视野号团队必须要这个仪器,所以就放肆地往上加预算。其他的还有核动力发射的许可被好几个机关卡着、钸燃料的生产进度也比较落后、宇宙神五号专用的第三节火箭开发出现瓶颈。
陶德把这些情况报告给了NASA总部。话说一直到这个时候,NASA对这个项目还几乎是一种袖手旁观的态度。陶德实在看不下去,报告的时候跟NASA把话挑明:“他们拼了命地在工作,但真正要出成果,非有人挺他们一下不可。要是最后任务无法发射或者没法赶在木星重力辅助的窗口发射,NASA的脸可就丢大了。到时候这笔账,外界可是会算到NASA的头上!”
有了陶德在NASA面前好说歹说了一番,NASA的态度180度大转弯,从事不关己变为了鼎力相助。终于,在各方的不懈努力下,新视野号的本体于2005年夏天正式组装完毕。包括全部的仪器、发射所需的核燃料以及核动力发射的官方许可,进展都很顺利。
同样在2005年,还有件跟新视野号相关的事情。原来,新视野号团队不少成员都怀疑除了卡戎外,冥王星系统还有其他尚未被察觉的卫星。如果找到了,团队就得设法调整观察工作,纳入这些新目标。想要办到这个,最好的工具非哈勃太空望远镜莫属。然而这望远镜可是很忙的,平日都会收到比可用时段多出7到10倍的申请数量,哈勃不是你想用,想用就能用。团队曾两次申请用以搜寻冥王星的卫星,但都被拒绝。其中一个原因可能是由于新视野号团队已经用其他不错的望远镜找过多年,但一无所获,所以哈勃方面可能觉得用哈勃望远镜去找也是大海捞针,不如去做一些更有意义的观测。2004年,团队第三次提议,只要求3个小时的观测时长,仍被拒绝。
但到了2004年夏末,哈勃望远镜上一个主要的观测设备短路,提前挂掉了。这样一来,所有围绕该项设备的观测统统泡汤。突然有空的哈勃,得找点儿别的事情做,不然就这么让它闲着,不是太浪费了?就这样,新视野号团队成功拿到了那3个小时,只是排队的人实在太多,还得等到2005年5月。哈勃的观测数据一到手,团队就开始找了起来。一颗,两颗。哈勃一出手,一找两个准。这样,新视野号就多了两个观测目标了。
当飞行器的环境测试大功告成后,就要把新视野号南送到佛罗里达州进行发射准备。接下来的几个月,团队的相关人员将在佛罗里达做发射前的最后冲刺。

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