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        八旬老人,帶領(lǐng)“旅行者”飛出太陽系

        2013-12-31 00:00:00高峰
        環(huán)球人物 2013年26期

        日前,美國宇航局(簡稱NASA)宣布:“旅行者1號”探測器已經(jīng)飛出了太陽系,進(jìn)入到恒星系之間的星際空間。這使它成為人類第一個造訪星際空間的使者。“旅行者1號”迄今已在太空飛行了36年,距離地球187億公里,是地球與太陽距離的125倍。

        目睹著“旅行者1號”漸行漸遠(yuǎn)的身影,有一個人的感情最為復(fù)雜,他就是“旅行者”項目的首席科學(xué)家愛德華·斯通(下文稱斯通)。斯通參加“旅行者”項目已41年,同事們都認(rèn)為,“斯通已經(jīng)和‘旅行者’緊緊綁在一起了!”

        因蘇聯(lián)發(fā)射人造衛(wèi)星改學(xué)天體物理

        1936年,斯通出生在美國愛荷華州諾克斯維爾市。父親從事建筑工作,整天與機(jī)械設(shè)備打交道。斯通耳濡目染,從小喜歡看《大眾科學(xué)》這類科普讀物,還自己制作了一部無線電接收器。

        上初中時,一位老師告訴他芝加哥大學(xué)的物理專業(yè)很有名,天才物理學(xué)家費米就在那里執(zhí)教。高中畢業(yè)后,斯通報考了芝加哥大學(xué),準(zhǔn)備攻讀核物理。1957年10月,蘇聯(lián)成功發(fā)射了第一顆人造衛(wèi)星。這激發(fā)了斯通對天體物理的興趣,于是他轉(zhuǎn)到這一專業(yè),并最終取得了博士學(xué)位。

        此后,斯通參與設(shè)計了搭載在衛(wèi)星上的宇宙射線探測裝置。這項研究幫他在加州理工學(xué)院得到了一份工作,1976年他當(dāng)上了物理學(xué)教授,之后還擔(dān)任過物理、數(shù)學(xué)和天文學(xué)系的主任。

        斯通的出色工作吸引了噴氣推進(jìn)實驗室(簡稱JPL)的注意,該實驗室堪稱NASA最著名的實驗室,負(fù)責(zé)為NASA開發(fā)和管理無人空間探測任務(wù)。JPL當(dāng)時正在準(zhǔn)備一個新項目——向木星和土星發(fā)射探測器。1972年,斯通正式加入該項目,并擔(dān)任首席科學(xué)家,主要任務(wù)是協(xié)調(diào)不同科學(xué)家小組的科研工作。1977年,“旅行者2號”和“旅行者1號”先后發(fā)射升空,這個項目也被正式命名為“旅行者”。

        上世紀(jì)80年代,斯通頻頻出現(xiàn)在美國的電臺和電視臺,向公眾介紹“旅行者”太陽系探測項目,吸引了不少“粉絲”。此后在NASA的14次太空探測任務(wù)中,斯通9次擔(dān)任首席科學(xué)家,5次擔(dān)任聯(lián)合首席科學(xué)家。由于成就卓著,斯通1984年就當(dāng)選了美國科學(xué)院院士。

        1991年,斯通擔(dān)任JPL主任,成功領(lǐng)導(dǎo)了“伽利略”號探測器圍繞木星的探測任務(wù),并向土星發(fā)射了“卡西迪”號探測器。1997年,“火星探路者”號在火星表面成功著陸,被認(rèn)為是他事業(yè)的高峰之一。2001年他從NASA退休,在加州理工學(xué)院任全職教授,但仍是“旅行者”項目的首席科學(xué)家。

        36年飛行200億公里

        “旅行者”項目是NASA最雄心勃勃的星際探險計劃,最初目標(biāo)是對太陽系的木星和土星進(jìn)行近距離探測?!奥眯姓?號”于1977年8月20日升空,“旅行者1號”于9月5日升空。作為人類出訪外太陽系的第一批使者,它們還攜帶了一張黃金碟片,上面刻著外星人可能感興趣的東西:115幅人類、動物以及機(jī)場的圖像,地球上不同語言的問候,卡特總統(tǒng)的信,還有90分鐘的音樂。

        盡管“旅行者1號”發(fā)射晚,但它選擇了一條飛行速度更高的軌道,并于1979年3月率先抵達(dá)木星;“旅行者2號”則在近4個月后才姍姍趕到。隨后它們又先后向土星進(jìn)發(fā)。結(jié)束對土星的探測后,“旅行者2號”改變航向,于1986年1月抵達(dá)天王星,1989年8月抵達(dá)海王星。此后兩艘飛船的主要使命便是一直向前,尋找太陽系的邊界。

        36年來,這兩位“旅行者”飛行了近200億公里,給科學(xué)家?guī)碓S多驚喜:新發(fā)現(xiàn)了22顆衛(wèi)星,包括3顆木星衛(wèi)星、3顆土星衛(wèi)星、10顆天王星衛(wèi)星和6顆海王星衛(wèi)星;海王星和天王星磁場有很大傾角,偏離了行星體自轉(zhuǎn)軸,與太陽系其它大行星迥異;木衛(wèi)一表面有活火山活動,這是除地球外唯一存在活火山活動的太陽系天體;海衛(wèi)一表面存在活躍的噴泉結(jié)構(gòu)以及稀薄的大氣;木星、土星和海王星存在極光現(xiàn)象;海王星上存在超大規(guī)模的強(qiáng)勁颶風(fēng)系統(tǒng),此前科學(xué)家一直認(rèn)為海王星的溫度過低,不可能有大氣湍動現(xiàn)象……

        另一方面,隨著科技的發(fā)展,“旅行者”也落伍了。它的內(nèi)存很小,只能存儲幾千個詞;電腦系統(tǒng)每秒只能處理8000條指令,遠(yuǎn)遜于我們的智能手機(jī)——每秒可以處理140億條指令。由于能量不足,探測器上的電視攝像機(jī)上世紀(jì)90年代初就被關(guān)掉了;最初搭載的10件探測設(shè)備中,“旅行者1號”上只有4個在工作,“旅行者2號”上還有5個在工作。

        給科學(xué)家當(dāng)裁判

        雖然“旅行者”的考察碩果累累,但作為項目總協(xié)調(diào)人,斯通自始至終都不敢放松?!奥眯姓?號”升空后,搭載的部分探測設(shè)備沒能充分展開;半年后,它的主無線電接收器徹底壞了,工程師不得不啟用備用系統(tǒng)……這都讓斯通承擔(dān)了很大壓力。

        斯通的手下有11位任務(wù)組的組長。由于各組都想讓“旅行者”優(yōu)先執(zhí)行自己的任務(wù),大家經(jīng)常打架,最后只能由斯通來拍板。這么多年來,斯通已經(jīng)積累了44個筆記本,上面密密麻麻地記滿了每個組的工作、任務(wù)日志等。他想讓所有人都知道他會綜合考慮各種因素,一碗水端平。同事艾利斯·米納曾說:“我們知道斯通永遠(yuǎn)公平?!?/p>

        即使這樣,沖突也在所難免。有一次,負(fù)責(zé)測量低能帶電粒子的小組與光譜小組發(fā)生了矛盾——前者需要粒子探測器旋轉(zhuǎn)傳感器來探測太空的不同部分,但它產(chǎn)生的震動會干擾旁邊的光譜設(shè)備,這讓后者十分惱火。在斯通的調(diào)解下,雙方達(dá)成了一個妥協(xié)方案:有時粒子設(shè)備會快速旋轉(zhuǎn),有時則慢速旋轉(zhuǎn)以減少震動,其它時間保持靜止?!敖Y(jié)果是雖然大家仍然不開心,卻是同等程度的不開心——這就是高明的談判專家?!绷W有〗M的組長克里米·吉斯說。

        斯通還是一個有遠(yuǎn)見的科學(xué)管理者,他早就意識到了跨專業(yè)合作的重要性。在“旅行者1號”飛近木星時,他打破常規(guī),讓不同組的科學(xué)家重新組合成4個新組,每個組都要負(fù)責(zé)所有的探測設(shè)備,迫使大家打破壁壘,跨專業(yè)交流。當(dāng)然,斯通也有自己的小算盤——“這樣我就不必老是充當(dāng)裁判了!”

        最遲到2025年,隨著能量徹底耗盡,“旅行者1號”將壽終正寢。但斯通沒時間傷感,因為他探索太陽系的工作還在繼續(xù)。目前他是“30米望遠(yuǎn)鏡”項目的副主席,該項目2020年左右在夏威夷建成后,將成為世界上最大的光學(xué)望遠(yuǎn)鏡,將目光投向太陽系外更加遙遠(yuǎn)的太空。此外,斯通還在參與開發(fā)一個太陽探測器,它的熱保護(hù)罩可以隔阻2000℃的高溫,使它比以往任何探測器都將更靠近太陽。

        每當(dāng)說起“旅行者”號時,斯通最喜歡說的一句話是:“這個項目已經(jīng)產(chǎn)生了200%的科學(xué)回報,我們學(xué)到的東西要比我們期待的多多了。”

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