新視野號的提出究竟有多不容易?新視野號難在哪里?
最近這 20 年,人類對太陽系有了許多顛覆性的認識,太陽系再次向我們展現了它令人驚嘆的一面,出現了一個又一個令人激動的科學探索故事。新視野號的故事要從 1999 年開始講起,那一年,美國宇航局在全國范圍內征集,“冥王星——柯伊伯快車”任務方案,簡稱為 PKE 任務,艾倫·斯特恩當時是美國西南研究院,空間科學與工程部的副主任,他所帶領的團隊受到了 NASA 的邀請,PKE 任務方案的最核心部分,是采用何種設備來觀測冥王星和柯伊伯帶的小天體。
【新視野號的提出究竟有多不容易?新視野號難在哪里?】艾倫他們當時提出的一套方案,就是照相機和光譜儀組成的一套組合設備,但是好景不長,這個任務預估的費用一再增加,很快就要接近 8 億美金了,這下 NASA 吃不消了,終于在 2000 年 9 月份,NASA 甚至都還沒有選擇發射什么設備飛往冥王星,就取消了 PKE 計劃,眼看著艾倫他們一年多的工作成果就要化為烏有。然而,令他和 NASA 都沒有想到的是,突然之間就神兵天降,取消行動遭到了空前的壓力。
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首先是行星科學界的科學家們,聯名公開譴責 NASA 的這個決策,要求恢復項目,然后這種情緒很快就傳導到了公眾身上,NASA 的熱線電話幾乎被打爆了,還收到了 1 萬多封抗議郵件,有一個十幾歲的小伙子甚至開車橫跨整個美國,來到位于華盛頓哥倫比亞特區的 NASA 總部請愿,三個月后,NASA 終于扛不住公眾輿論的巨大壓力。2000 年 12 月,他們宣布了一個補救方案,說是方案,其實有點像是緩兵之計,NASA 又搞了一次方案公開募集,這次要求在目標不變的前提下減少一半的預算,讓飛行器在 2020 年前抵達冥王星,NASA 本以為這是一個不可能完成的挑戰,哪知道,他們竟然從不同的團隊那里收到了 5 個方案書,每一本方案書都像電話號碼簿那樣厚。
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艾倫也領導了一個團隊,提交了一個方案,他們把這個方案取名為“新視野號”,艾倫的團隊來自兩個單位,一個是艾倫所在的美國西南研究院,負責探測器的設計,另一個團隊是約翰霍普金斯大學的應用物理研究所,負責飛船的建造與控制,在怎么省錢上,他們主要想出了 2 個大招,第一只發射一艘飛船,按照過去NASA發射宇宙探測器的慣例,對某顆行星的首次探索任務都是要雙保險的,從無例外,因為只發射一艘,失敗的風險就會太大,現在,艾倫團隊大膽地提出,我們就發射一艘,這樣就可以省出一大筆錢,話說得雖然容易,但真要做到降低失敗率,那不是拍拍胸脯就夠的,需要大量的實實在在的技術提高。
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第二 讓飛船在飛往冥王星途中的近十年內休眠,這樣就可以節約人力成本,要做到這一點,就意味著飛船航線的精度必須要足夠高,必須要讓飛船在完全沒有中途航線修正的情況下,飛行 9.5 年后,在一個 9 分鐘的時間窗口內抵達冥王星,還要穿過一個只有 56 x 97 千米的空間窗口,聽上去有 5000 多平方公里的面積,但是要在 40 億公里之外提前將近 10 年控制飛船穿過去,就好比從上海一桿把高爾夫球打到烏魯木齊的球洞里面,這個難度可想而知。這個方案經過了艾倫他們的不厭其煩的修改和完善,終于,無論是技術實施,還是科學小組成員,又或者在計劃管理、教育、公眾宣傳、成本控制,甚至是在應急措施上,它都變得無可挑剔、無懈可擊了。
以上就是我們這一期要講的,關于新視野號計劃的提出有多么困難,你了解了嗎?
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