弗蘭·巴格納爾的太空探索前瞻

邁克爾·西格爾

40年前，一個轎車大小的設(shè)備從佛羅里達(dá)州卡納維拉爾角發(fā)射升空。35年后，它成為唯一進(jìn)入星際空間的人造航天器。一路上，“旅行者”號探測器爆出了飛越木星、土星和土衛(wèi)六的頭條新聞。

“旅行者”探測器發(fā)射時，弗蘭·巴格納爾還是一個學(xué)生。那時，她就探測器圍繞木星收集的數(shù)據(jù)寫下了博士論文?，F(xiàn)在，作為科羅拉多大學(xué)波爾得分校天體物理學(xué)和行星科學(xué)教授，以及美國航空航天局外行星評估小組的前主席，她曾致力“伽利略”號、“深空1”號、“新地平線”號和“朱諾”任務(wù)的研究。

您說過不會再有第二個“旅行者”號，為什么？

一個原因是行星按一種特定的方式排列，每175年發(fā)生一次?，F(xiàn)在，距“旅行者”號發(fā)射只過去40年，也就是說，再過135年，它們才會再以那種方式排列。另一個原因是“旅行者”號只是第一波勘探的一部分計(jì)劃，任務(wù)是先見一面。當(dāng)你進(jìn)入一個非常開闊的空間時，你會想“讓我們先看看那里有什么”。后續(xù)任務(wù)往往就更有針對性了。例如，“伽利略”號僅觀測了木星周圍的伽利略衛(wèi)星，“卡西尼”號去了土星，花了13年時間探索其周圍的衛(wèi)星、光環(huán)和土衛(wèi)六。

“旅行者”號仍在發(fā)回有趣數(shù)據(jù)嗎？

哦，是的，當(dāng)然?！奥眯姓?”號在星際介質(zhì)的位置，也就是太陽風(fēng)緊靠星際介質(zhì)的地方探索其邊界。這是人類航天器首次到達(dá)那里。它在那里測量了帶電粒子、宇宙射線、磁場、電場、電波、無線電波，等等。這些數(shù)據(jù)告訴我們星際介質(zhì)是如何與太陽系發(fā)生相互作用的。

“旅行者”號的老數(shù)據(jù)中含有新科技嗎？

我仍然在分析“旅行者”號的數(shù)據(jù)，信不信由你。就在我們慶祝發(fā)射40周年的同時，剛剛發(fā)表了三篇關(guān)于“旅行者”號33年前獲取的數(shù)據(jù)的論文。很有趣。我意識到，我從1979年開始完成的一些論文中，也有些數(shù)據(jù)沒有經(jīng)過分析。有了新的信息和新的物理學(xué)知識，我們就可以分析了。重新回頭挖掘舊數(shù)據(jù)，然后試圖了解如何分析它，這是一個考古項(xiàng)目，就如同去看象形文字。

“旅行者”號何時結(jié)束任務(wù)？

它會在某個時間耗盡能量?！奥眯姓摺碧柆F(xiàn)在已經(jīng)不得不盡可能節(jié)省能源。探測器上的放射性同位素太陽能發(fā)電機(jī)有88年的半衰期，所以它們已開始老化。探測器也需要保溫。這么說吧，預(yù)計(jì)15年之后我們將不再能夠與它交流。

未來太空探測器將會是什么樣子？

航天器將越來越小，越來越輕，所以它們需要的推進(jìn)力更小。它們的儀器效率大大提高，所以需要的動力更小。通信難度會增加，因?yàn)樾枰獜暮苓h(yuǎn)的距離發(fā)送信息。所以，你要么用一個很大的天線，要么增大地面接收器的型號。航天器的計(jì)算能力也在迅速增強(qiáng)。最近，關(guān)于“旅行者”號有一句很贊的話，說航天器上的計(jì)算能力和你口袋里裝的那個差不多。我不是指你的手機(jī)，而是指你手機(jī)中的存儲器。有了這個巨大的航天器計(jì)算能力，你可以預(yù)先處理圖像，讓探測器知道“哪些是你可能感興趣的”，先把它們發(fā)送給你，然后再發(fā)其他的。

您怎樣看待“突破攝星”計(jì)劃以及其向最近星球發(fā)送探測器的計(jì)劃？

我不明白這項(xiàng)計(jì)劃應(yīng)當(dāng)怎樣展開。勘測的三大難題是推進(jìn)器、動力和通信。他們聲稱通過激光來推進(jìn)，但我很難想象怎樣才能達(dá)到他們所說的距離。或許不需要那么多的動力吧。但是，他們將如何進(jìn)行通信呢？他們在計(jì)劃向半人馬座阿爾法星發(fā)送芯片或者類似的極小的東西。但我認(rèn)為，如果沒有射電拋物面天線，他們將怎樣做到兩地間的溝通呢？我真不敢相信用激光通信能做到這一點(diǎn)。說實(shí)話，我覺得這似乎有點(diǎn)瘋狂。

太陽系中最有趣的空間物理學(xué)問題是什么？

有一大堆。為什么有些行星有內(nèi)部磁場，而另一些，比如金星，就沒有呢？為什么在柯伊伯帶有那么多不同種類的物體呢？是什么在驅(qū)使這些不同物體的行為呢？巨型行星在太陽系形成過程中起了什么作用？它們當(dāng)中有多少使其他物體游蕩呢？為什么土星和木星如此不同？你不能用一種物理學(xué)知識來解答所有這些問題。你可以做動力模型，但你也需要化學(xué)知識。你必須使用引力測量、磁場測量、化學(xué)測量、光譜測量，等等。行星科學(xué)的優(yōu)點(diǎn)在于它很強(qiáng)的學(xué)科交叉性。

載人太空飛行應(yīng)當(dāng)優(yōu)先嗎？

我個人認(rèn)為人類在太空中可以做的，除了旅游，沒有什么是機(jī)器人無法做得更好的。所以，如果你談的是旅游以外的有科學(xué)目標(biāo)的事情，那么你可以派很多機(jī)器人去做這件事。美國航空航天局目前面臨的最大挑戰(zhàn)是人類在太空中應(yīng)該扮演什么角色。除了旅游之外還會有什么，我認(rèn)為完全沒弄清楚。政府不應(yīng)該為旅游買單。這種想法來自一個為了觀看“阿波羅”計(jì)劃而熬夜到凌晨4時的青少年，那時我在倫敦，還是個孩子。我的看法已經(jīng)改變，既然機(jī)器人十分有效，為什么非要把一大塊肉體送上太空呢？這是毫無意義的。

但載人飛行對鼓舞我們的士氣來說是機(jī)器人做不到的，不是嗎？

找來一個12歲的孩子，問他“你最近一次觀看宇航員在太空是什么時候”，然后問他“現(xiàn)在有多少宇航員在太空”，我敢說這孩子是不會知道的。換個問題，如果你說“我給你護(hù)目鏡和手套，讓你通過虛擬現(xiàn)實(shí)來探索火星的表面，怎么樣”，我敢說這個孩子會感到興奮。對孩子來說，虛擬漫游火星表面要比看一個中年宇航員在太空的緩慢步伐要興奮得多?，F(xiàn)在情況不同了，我們有能力用虛擬現(xiàn)實(shí)漫游火星。我見過成千上萬的人觀看機(jī)器人飛躍布魯托，并因其令人驚嘆的觀測結(jié)果而歡呼。這個真讓人興奮。

您怎么看待把火星殖民化的言論？

我認(rèn)為那是胡說。你知道，如果你是一個超級富翁，你可以有這些瘋狂的想法，沒有人會對你說“你說的是廢話”。因?yàn)槟闶歉晃蹋悦總€人都說“哦，是的，哦，是的。你太棒了，你可以做任何事”。電影《火星救援》表達(dá)了我的觀點(diǎn)。付出所有的努力，比如改變空間站的軌道、送去一堆東西，以完全不切實(shí)際的非物理方式去抓住那個家伙。達(dá)到什么目的了？救了那個人。是的，是馬特·達(dá)蒙，每個人都想救馬特·達(dá)蒙。但事實(shí)上，火星上將會有人死去。娛樂業(yè)可能想?yún)⑴c進(jìn)來，他們希望有人死在火星上，對嗎？你可以想象，收視率扶搖直上。但納稅人不應(yīng)該為此付出代價。

有關(guān)金星的探索情況怎樣？

我不是專門研究金星的。但是，氣候變化可能給地球帶來災(zāi)難性的環(huán)境，作為生活在這個星球上的人類的一員，我對我們的姊妹星球非常感興趣。它和地球的大小一樣，離太陽更近一點(diǎn)，它有不受控制的溫室氣體，二氧化碳壓力是地球上的90倍。離太陽的距離并不是其烤箱般表面溫度的主要原因，而是溫室氣體的作用。真奇怪，我們的姊妹星竟然變成了這樣一個火熱的地方。為什么會這樣呢？這是一個非常好的問題，與我們對氣候變化的擔(dān)憂并非不相干。金星可能沒有海洋，這意味著它的地質(zhì)是不同的。大約6億年前，金星表面與熔巖完全重組。那么以前它是什么樣子？像地球嗎？

金星探測器會是什么樣子呢？

在金星表面以上，有一個清晰的大氣層，其上有厚厚的云層，因此在地球上通過望遠(yuǎn)鏡看金星表面非常模糊。如果探測器進(jìn)到那個大氣層的某個點(diǎn)，它就會冷卻下來。一旦進(jìn)入稀薄的大氣層頂部，它又會熱起來。中間有一個區(qū)域，那里的溫度是適宜的。我們可以發(fā)射一個探測器到金星上，它會像氣球或飛艇一樣飄浮，然后下移，觀測金星表面，太熱時就升起。實(shí)際上這個想法已被提出，但沒有得到支持，我為此很沮喪。所有的錢都投到火星任務(wù)上了，而我們應(yīng)該關(guān)注的焦點(diǎn)真的是金星。

火星成為焦點(diǎn)讓您感到沮喪嗎？

把大把的錢花在這些火星任務(wù)上，聲稱要在火星上發(fā)現(xiàn)水，我很惱火。有多少次在火星上發(fā)現(xiàn)水了？找到的并不多，但他們堅(jiān)持不斷地要發(fā)現(xiàn)它，然后聲稱將在火星上找到生命。很顯然，幾十億年來火星上沒有大的海洋，而且它在同一時期里失去了磁場。之前火星上可能有過生命，那時地球上的生命是黏菌。那你要找什么？找到黏菌化石就算了不起了。我們?yōu)槭裁匆阉械?/p>

錢都浪費(fèi)在火星上呢？太瘋狂了。這是一廂情愿的想法，純屬幻想。為什么要去火星？就是因?yàn)樗冉鹦且菀椎竭_(dá)得多，因此人們會說“哦，我們知道如何發(fā)送‘漫游號探測器去火星，我們再發(fā)送一個吧，我們再做一個更大的，再做一個更小的”。我想說，讓我們停止做那些已經(jīng)知道該如何做的事情，而是做一些難的事情吧，比如說去金星。endprint