弗蘭·巴格納爾的太空探索前瞻

邁克爾·西格爾

40年前，一個轎車大小的設備從佛羅里達州卡納維拉爾角發射升空。35年后，它成為唯一進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、土星和土衛六的頭條新聞。

“旅行者”探測器發射時，弗蘭·巴格納爾還是一個學生。那時，她就探測器圍繞木星收集的數據寫下了博士論文。現在，作為科羅拉多大學波爾得分校天體物理學和行星科學教授，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年發生一次。現在，距“旅行者”號發射只過去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劃，任務是先見一面。當你進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”。后續任務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星，“卡西尼”號去了土星，花了13年時間探索其周圍的衛星、光環和土衛六。

“旅行者”號仍在發回有趣數據嗎？

哦，是的，當然。“旅行者1”號在星際介質的位置，也就是太陽風緊靠星際介質的地方探索其邊界。這是人類航天器首次到達那里。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。這些數據告訴我們星際介質是如何與太陽系發生相互作用的。

“旅行者”號的老數據中含有新科技嗎？

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

“旅行者”號何時結束任務？

它會在某個時間耗盡能量。“旅行者”號現在已經不得不盡可能節省能源。探測器上的放射性同位素太陽能發電機有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，預計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，因為需要從很遠的距離發送信息。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。航天器的計算能力也在迅速增強。最近，關于“旅行者”號有一句很贊的話，說航天器上的計算能力和你口袋里裝的那個差不多。我不是指你的手機，而是指你手機中的存儲器。有了這個巨大的航天器計算能力，你可以預先處理圖像，讓探測器知道“哪些是你可能感興趣的”，先把它們發送給你，然后再發其他的。

您怎樣看待“突破攝星”計劃以及其向最近星球發送探測器的計劃？

我不明白這項計劃應當怎樣展開。勘測的三大難題是推進器、動力和通信。他們聲稱通過激光來推進，但我很難想象怎樣才能達到他們所說的距離。或許不需要那么多的動力吧。但是，他們將如何進行通信呢？他們在計劃向半人馬座阿爾法星發送芯片或者類似的極小的東西。但我認為，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。說實話，我覺得這似乎有點瘋狂。

太陽系中最有趣的空間物理學問題是什么？

有一大堆。為什么有些行星有內部磁場，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，但你也需要化學知識。你必須使用引力測量、磁場測量、化學測量、光譜測量，等等。行星科學的優點在于它很強的學科交叉性。

載人太空飛行應當優先嗎？

我個人認為人類在太空中可以做的，除了旅游，沒有什么是機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目標的事情，那么你可以派很多機器人去做這件事。美國航空航天局目前面臨的最大挑戰是人類在太空中應該扮演什么角色。除了旅游之外還會有什么，我認為完全沒弄清楚。政府不應該為旅游買單。這種想法來自一個為了觀看“阿波羅”計劃而熬夜到凌晨4時的青少年，那時我在倫敦，還是個孩子。我的看法已經改變，既然機器人十分有效，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“我給你護目鏡和手套，讓你通過虛擬現實來探索火星的表面，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。現在情況不同了，我們有能力用虛擬現實漫游火星。我見過成千上萬的人觀看機器人飛躍布魯托，并因其令人驚嘆的觀測結果而歡呼。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”。因為你是富翁，所以每個人都說“哦，是的，哦，是的。你太棒了，你可以做任何事”。電影《火星救援》表達了我的觀點。付出所有的努力，比如改變空間站的軌道、送去一堆東西，以完全不切實際的非物理方式去抓住那個家伙。達到什么目的了？救了那個人。是的，是馬特·達蒙，每個人都想救馬特·達蒙。但事實上，火星上將會有人死去。娛樂業可能想參與進來，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。但納稅人不應該為此付出代價。

有關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難性的環境，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，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憂并非不相干。金星可能沒有海洋，這意味著它的地質是不同的。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鏡看金星表面非常模糊。如果探測器進到那個大氣層的某個點，它就會冷卻下來。一旦進入稀薄的大氣層頂部，它又會熱起來。中間有一個區域，那里的溫度是適宜的。我們可以發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上了，而我們應該關注的焦點真的是金星。

火星成為焦點讓您感到沮喪嗎？

把大把的錢花在這些火星任務上，聲稱要在火星上發現水，我很惱火。有多少次在火星上發現水了？找到的并不多，但他們堅持不斷地要發現它，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。我們為什么要把所有的

錢都浪費在火星上呢？太瘋狂了。這是一廂情愿的想法，純屬幻想。為什么要去火星？就是因為它比金星要容易到達得多，因此人們會說“哦，我們知道如何發送‘漫游號探測器去火星，我們再發送一個吧，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