您好,我打听一下,到太阳系的尽头怎么走?

摘要

「谁能想到柯伊伯带上也有蓝色的天空,如此美丽。」

在所有关于冥王星的照片中,Alan Stern 最喜欢这一张。

「在我们飞过冥王星之后,回望过去,它正背对着太阳。」在极客公园创新大会的演讲上,Alan Stern 解释道。他是 NASA 新视野号的首席研究员。

「这样的照片只能从冥王星的另一面拍到,对我而言,它代表着我们所取得的成就——一个历时十五年的项目,我们去探索了冥王星,也成就了人类历史上最遥远的探索。」

2015 年 7 月,新视野号从冥王星飞过,记录下了之前从未有过的大量数据和高清照片。这些照片和数据经过长达 15 个月的传输,终于在 2016 年 10 月全部传回了地球。高配置的拍摄设备在这些照片中尽可能地填满了有关冥王星的细节,在一个距离冥王星非常近的高空上拍摄这个星球地表的情况,用新视野号首席研究员 Alan Stern 的说法,这就像在太空中观测纽约,它不仅能看到中央公园,连公园里小型的河流和湖泊都看得一清二楚。

在新视野号出发之前,人类对于冥王星的了解还非常有限,这一点直观地体现在了当时哈勃望远镜拍摄的冥王星照片上,这个模糊的光点,就是当时人类所有飞行器能够拍摄到的冥王星最清晰的样子。



坚持和妥协的力量

1989 年开始,Stern 加入到了一场 NASA 的内部竞赛之中并且胜出——五支团队一同竞争,最终的优胜者将完成探索冥王星的任务。

从 NASA 内部的竞赛中胜出并不是比赛的结束,反而是另一更加艰难的马拉松式长跑的开始。新视野号项目历尽 12 年的筹备,直到 2001 年才得到了审批,在这个过程中,Alan Stern 的团队经历了六个不同的项目,这些项目都因为经费和设计等等各种各样的原因而失败,直到最后的新视野号。「每次失败之后,我们都会重新开始,」Alan Stern 说道,「因为我们知道,如果我们放弃了,没人能够取代我们,对冥王星的探索也终将不再。」


在这 12 年的筹备过程中,探索冥王星的任务被视为是一项「不可能完成的任务」,不仅因为工程难度大,还有当时 NASA 提供给新视野号团队并不算充裕的条件:他们只有四年时间,相当于旅行者号研发时间的三分之一,预算更是只有此前一些项目的五分之一。用如今创投圈的话说,投资人对这一项目也不是很有信心。

为了能够在规定的期限内完成飞行器和火箭的设计和制造,Alan Stern 和他的同事们加班加点地做设计,去零部件加工厂监工。因为各种各样的问题,新视野号研发过程中有好几次的叫停,团队需要停下来,重新针对设计和制造上的一些问题进行修正。很多时候,困难和阻力太多,Alan Stern 同事们的斗志也会有动摇,这时作为领导人的 Alan Stern 还需要顶住压力,鼓励整个团队坚持下去。「我必须让他们知道,如果我们成功了,我们将创造历史,我们将启发全世界、创造新知,成就一件从没有任何团队能够完成的壮举。」在 Alan Stern 看来,逆境中的领导力是实现一个不可能完成的任务时不可或缺的重要因素。


在平衡预算与项目的目标之间,新视野号做了非常多的工作。为了节约资金,他们使用人工智能的技术,让飞行器能够在长期飞行的过程中处于睡眠的状态,这样不仅仅节约了资源,对地面团队人力的消耗也大大减少——新视野号的团队只有 50 个成员,远远低于旅行者号的 450 人。

当然,并非所有的困难都能用技术创新的方式解决,预算和时间的限制也让新视野号不得不做出一些妥协。前面提到新视野号的数据从冥王星传回到地球上花费了一年多的时间,这正是新视野号面对预算妥协的结果。为了让飞船能够更快地飞达目的地,科学家们决定在通讯系统和能源系统上动刀,使用功率更低的传输器,这样一来就能减少一个核电的供应设备,同时在器材上尽量使用轻便的设备,减轻机身重量,从而满足飞行速度的要求。

这一决定为新视野号项目节约了 800 万美元的预算,Alan Stern 认为这样「聪明的妥协」是值得的,「要满足预算和进度,必须在其他方面做一些有选择性的取舍。」


「好像冥王星就在自己眼前」

2006 年 1 月 19 日,新视野号在佛罗里达州发射,9 小时后到达月球,随后向太阳系外围飞去,首先进入木星的轨道,这时它大约距离地球 5000 万英里。

八年之后,2015 年 7 月,经历了 25 亿英里的漫长飞行,新视野号终于抵达冥王星,一路上,新视野号飞过了天王星、海王星的轨道,还发现了冥王星的一些卫星,包括此前哈勃望远镜曾观测到的已知冥王星卫星中最大的卡戎,它在哈勃望远镜传回的照片中只有一个点那么大,但这一次,新视野号看得非常清楚。

从新视野号传回的照片和数据上,科学家们发现冥王星的结构非常复杂,并且在地质上仍然是一颗活跃的星体:「冥王星是一颗比较小的行星,我们曾认为它会很快冷掉,从地质上来说是不活跃的。但是通过检测我们发现,冥王星上仍有一些漂移的冰带,还有着很多山脉,很多新、旧的地貌,我们甚至看到了火山的迹象。」Alan Stern 说道。

对新视野号拍摄的照片进行放大处理后,科学家们发现冥王星的表面有很多陨石坑,还有雪山的迹象,「虽然它那么遥远,那么小,那么冰冷,但冥王星和火星、地球一样,都有着非常复杂的构造。」说起这些发现,Alan Stern 显得有些按耐不住情绪,「对我的团队来说,这些照片是他们辛勤工作十五年换来的,如今梦想成真了,我们好像可以亲眼看到、亲手摸到冥王星一样。」


在 2016 年 4 月,Alan Stern 第二次成为了《时代》周刊全世界百大影响力人物之一。为他撰写颁奖词的是 NASA 另一项太空探索项目——旅行者号计划的首席科学家 Ed Stone。Stone 在文中表示,「正是因为 Stern 的坚持,我们才很幸运地获得了这些新的知识。」

飞掠冥王星之后,新视野号没有停下,它被赋予了新的使命:探索太阳系的边界。

对普通人来说,冥王星本该是太阳系的最外沿,但从天文学的角度来说,这个距离还远远不够。冥王星位处柯伊伯带靠近太阳的一侧,而新视野号的下一个目标,是柯伊伯带的更深处。

「我们的目标在冥王星以外 10 亿英里的地方,每天飞行 100 万公里,需要三年半才能飞到那里。从来没有人到达过那,从 45 亿年前,太阳系诞生的时候就一直在冰冷和阴暗中沉睡的柯伊伯带星体。」Alan Stern 说道,「我们知道的只有它的轨道,它发红的颜色,以及有罗塞塔号探测的慧星 10000 倍大的体积,但除此之外,我们一无所知。一切都会在 2019 年的第一天揭晓。」

在 2019 年的 1 月 1 日,新视野号将正式接近柯伊伯带的第一个飞行目标,在那时,我们对深空宇宙的认识,将会再一次被刷新。


责任编辑:卧虫

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