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冥王星任務:NASA新視野號與太陽系盡頭之旅
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超火外版

內容簡介

◎ 20億人次關注的太空計畫 ◎ 曾登上七大洲報紙頭條 ◎ 2018年英國大學生推薦讀物 ◎ 出版人週刊最佳夏日讀物 ◎ BBC精選十本五月必讀的書 ◎ 電影「十月的天空」作者強力好評 ◎ 隨書附最新版「探索冥王星系統的十大科學發現」 人類登陸過月球、開發過火星,還探索過天王星、海王星…… 等等,那冥王星呢? 二○一五年美國國慶日,航太總署(NASA)負責冥王星計畫的任務主持人艾倫・史登,手機響了起來:「我們跟太空船失聯了!」整整九年未曾斷過聯繫的太空船新視野號,卻在終於要飛掠冥王星的前十天與NASA失聯,這代表長達十四年的計畫可能付諸流水,而超過兩千五百位同仁的心血也將白費…… 熟悉太空天文計畫的人,可能對於火星探測車的進展最為了解;但冥王星任務卻是NASA有史以來最完美又最省錢的計畫,在預算僅四億元的要求下,數學家與物理學家突破瓶頸:在地球跟冥王星對齊的那一年,NASA先將飛行器拋向木星,再用木星把飛行器加速拋向冥王星,十年內就可抵達目的地。 新視野號的成功,標誌著人類終於在二十一世紀再度探索未知星球。本書正是冥王星探測任務最權威的紀錄,無論是太空學者的熱忱、爭取計畫經費的艱困,甚至是NASA內部的權力角逐,在計畫主持人艾倫‧史登與科學作家大衛‧葛林史彭的筆下,這些不為人知的內幕將一一呈現。 汪愷悌(淡江大學航空太空工程學系助理教授)、林俊良(國家太空中心主任)、孫維新(國立自然科學博物館館長)、陳文屏(中央大學天文研究所講座教授)、章展誥(中央大學天文研究所助理研究學者)、黃柏文(逢甲大學航太與系統工程學系教授)、蕭富元(淡江大學航空太空工程學系副教授)──夢想推薦

目錄

序 深入史上最遠處的探險 引言 無法鎖定 第一章 壯遊的夢想 第二章 冥王星地下軍 第三章 荒野中的十年 第四章 一息尚存 第五章 新視野就在眼前? 第六章 打造太空鐵鳥 第七章 化零為整 第八章 臨行前的祈禱 第九章 超音速前進 第十章 木星,與木星背後的整片星海 第十一章 冥王星飛掠作戰 第十二章 未知的險境 第十三章 下一站,冥王星 第十四章 七月四日的煙火秀 第十五章 好戲登場 第十六章 攻頂聖母峰 第十七章 再出發 尾聲 最後的發現 附錄 新視野號探索冥王星系統的十大科學發現 誌謝

序跋

「太陽系的邊緣不是邊緣,而是迎接另一扇科學視野的嶄新地平線!」 從一九八九年提出構想,到二○一五年飛掠冥王星,從號召支持到經費爭取、從衛星命名到任務設計,橫亙二十七年,兩位任務主持科學家的親身經歷,在理性專業與感性熱情交錯的文字裡,傳遞著一頁頁宛若眼前的驚奇與感動。無論你(妳)來自任何領域,相信都能在這個堅持夢想探索太空的真實故事中,找到屬於自己的共鳴,找到開啟自己人生的「新視野」! ──汪愷悌/淡江大學航空太空工程學系助理教授 本書具體描述了NASA科學家們研發新視野線號的心路歷程和一路追蹤這艘太空船的心境起伏,作為國家太空中心(NSPO)的一員,我完全能體會。所有從事太空科技研發者都是夢想家,他們抱持這個夢想,直到實踐,儘管難熬,這些人仍抱著真誠及希望。對於宇宙奧祕的追求者或太空迷們,這本書值得推薦。 ──林俊良/國家太空中心主任 冥王星光是名字就感覺幽暗,有如史瑞克電影的「Far Far Away」國度,真是遠得要命的王國。一九七○年代末期的兩次「航海家」任務,拜訪包括木星、土星、天王星、海王星等太陽系的外圍行星,擴大了人類視野,卻由於「不順路」,沒能探訪當時所知太陽系的第九顆行星,成為希望「太陽系走透透」的遺珠。 「新視野號」任務彌補了這個遺憾。二○○六年一月發射,經過漫長的飛行後在二○一五年七月飛掠冥王星,取得空前清晰的影像與珍貴數據,解答不少謎團,也發掘了更多疑問。本書作者之一艾倫.史登──「新視野號」任務的主持人──以第一手經驗敘述這場史詩般任務的來龍去脈,搭配葛林史彭的多彩文筆,道出追尋「天外天」的故事。 ──陳文屏/中央大學天文研究所講座教授 雖然科學問題與任務目標都已確認,但在政治障礙清除之前,所有多年來藏在內心的好奇都毫無機會獲得解答。新視野號不只在科學上帶來令人訝異的成果與前所未見的景象,在任務概念形成、規畫及執行上所面臨的重重困境也令人瞠目結舌。 ──章展誥/中央大學天文研究所助理研究學者 本書記錄了一場充滿故事性的真實科學探險,作者成它a透過文字帶領讀者身歷其境,體驗奇妙太空冒險歷程裡,人、事、物的點點滴滴,那宛若戲劇般的故事情節,扣人心弦卻又卻又充滿了知識性,這是一本不可多得的科普名著,值得強力推薦。 ──黃柏文/逢甲大學航太與系統工程學系教授 「宇宙,人類的終極邊疆。」《星際爭霸戰》一開始的旁白,點出了人類探索宇宙的動力與決心。然而太空探索並非單打獨鬥的成果,而是各個領域專家的團隊合作的結晶。本書作者以說故事的方式,詳述了「新視野號」任務的始末,包含一開始的政策擬定、任務定義、各系統的設計與建造、直到最後的成果回傳。 這是一本老少咸宜的好書,裡面有故事的敘述、也有太空任務中常用設備的介紹。不管您之前是否了解太空探測,都值得一看。 ──蕭富元/淡江大學航空太空工程學系副教授 史登與葛林史彭對這太空史詩計畫的記錄令人徹底折服……迂迴曲折的戲劇性轉折,科學發現的令人瞠目結舌,都讓這本書從頭到尾充滿說服力,大無畏行星冒險的第一流文字紀錄。 ──科克斯書評 絲絲入扣……大衛對抗歌利亞巨人般的動人情節……雖然最後的結果並無懸念,但故事的過程卻依舊能扣人心弦……兩位作者憑藉親歷其境的視角,以生動而熱切的文筆捕捉到了所有人的付出與努力。 ──《華爾街日報》 新書中的傑作……以精采的敘事文筆,節奏明快訴說了一次波瀾萬丈的壯舉,不搬弄專有名詞令人望之卻步……史登與葛林史彭將讓你即便身處在地球上氧氣充足的舒適環境裡,也能享受一段勵志、歡愉、精彩無比的太陽系之旅。 ──《芝加哥論壇報》 令人欲罷不能……科普經典的強力候選入列。 ──出版者周刊 《冥王星任務》模仿驚悚小說採用了讓讀者身歷其境的敘事文體,讓讀者親身體驗艾倫‧史登與其優秀團隊的人生最大挑戰……《冥王星任務》就算是虛構文學,也是優秀的作品,而作為真人真事,更是令人無法抗拒。從前言到尾聲的「最後的發現」,乃至於附錄中為讀者總結的新視野號任務十大科學發現,這本書徹頭徹尾都是值得讀者細細品味的科普饗宴。 ──弗烈德‧波耳茨‧「科學書架」書評網 就算你平日就在追蹤冥王星的飛掠過程,而自以為你對這段歷史知之甚詳,這本書也到處都是會讓你倒抽一口冷氣的驚人內幕。太空奇觀與探險故事吸引你來,一群科學家波本街上,為任務審核過關而狂歡的真情流露會讓你捨不得走。 ──麗莎‧葛羅斯曼‧《太空新聞》雜誌

內文試閱

※ 倒數,共二遍 一如計畫,二○○六年的一月十三日星期五,美國能源部為新視野號上的放射性同位素熱電機進行了燃料添加作業。在全副武裝的重兵戒備下,航太總署與能源部送來了核動力燃料。 在無塵室裡,飛行器所在的火箭高層,有個不算小而呈方形的艙門就設在火箭錐狀機頭的一側,大小大約五英尺見方,打開之後便能通往飛行器。為了將高溫發光的放射性燃料送進放射性同位素熱電機,但又不會讓人員受到放射性汙染,可以從二十英尺外操作的特殊工具派上了用場。最後就這樣隔著段距離、相關人員裝回了放射性同位素熱電機的蓋子,按發射規格鎖緊了全數的螺絲。而放射性同位素熱電機一完成這道程序,核燃料的熱度就會開始發電。換句話說從此刻起,新視野號就有了生命,因為它的能源已經不假外求。也從這一刻起,新視野的各個系統全面啟動,並由位於馬里蘭州的任務控制中心接手操控,就跟它將來升空後的狀態沒兩樣。不誇張地說,新視野號雖然還在地球上,但冥王星任務已然啟航。 一月十六日星期一的早上,天氣晴朗、涼爽,有陽光。天氣方面唯一讓人擔心的,就是氣象預報說鋒面造成佛羅里達中部上空有高海拔的陣風。艾倫在黎明前幾個小時就起床了,醒來後他回了電郵,照例在有發射的當天去可可亞海灘(Cocoa Beach)的街上跑了一圈,跟老婆卡蘿吻別,然後才出發前往「擎天神太空飛航指揮中心」(Atlas Spaceflight Operations Center)。擎天神太空飛航指揮中心做為一處大型的任務控制設施,其所在地距離發射台僅三英里(約四點八公里)。艾倫與逾百名參與發射作業的人員一樣,都在發射控制台前就了定位,拿著咖啡,戴上了通訊用的耳機。在新視野號的一次次發射預演中,這樣的動作已經做過許多回了,但今天是另外一回事,今天的倒數是玩真的,否則擎天神太空飛航指揮中心不會怕人心臟不夠強、外頭派了一台台的待命救護車,不會救護車旁又有成群結隊的新聞媒體,也不會驚動航太總署署長麥可.葛瑞芬罕見地親自坐鎮指揮中心。 在此同時,新視野號的團隊成員暨親朋好友、熱中行星探險的天文迷以及一般民眾,都被一車車載到了卡納維爾角各個可見證發射的角落。少數大人物與身分特殊的貴賓被安排到了發射台西方五英里(約八公里)處的阿波羅/太空梭載具組裝大樓,那兒除了是知名的景點,也有VIP觀景處。許多科學團隊的成員也號召了親友,一同聚集在發射台南方五英里處的看台處,那兒畫有不同的觀賞區──這兒同時也是任何人可以在光天化日下觀賞火箭升空的最前線。其他數以千計的民眾則只能委屈些,在更遠、地點也沒那麼理想的地方踮起腳尖。 科學團隊成員與他們的家人可以遠遠看到高聳的擎天神火箭,還可以看到火箭周圍四座屬於第四十一號發射台的避雷塔,分別散落在佛羅里達香蕉河(Banana River)的廣闊水域中。 用雙筒望遠鏡看去,擎天神火箭就像一個活生生會呼吸的東西,不客氣地噴出液態氧的蒸汽,就等著即將上演的光榮或毀滅。他們眼中擎天神火箭的第一節,已經從正常的金屬顏色轉變為跟錐狀鼻頭相同的亮白色,這也代表火箭已經滿載了低溫液態的氫與氧,是這兩種物質在火箭薄薄的金屬外殼上結成了霜。 在巴士將人紛紛送至觀賞據點之後,不可少的是安全規定的說明。民眾被告知了鄰近一棟建物的位置,那兒是意外發生時的避難處。這樣的警告,沒有澆熄民眾參與的熱情,惟這確實讓所有人意會到這不是在辦家家酒,是真刀真槍的火箭要出發。 水陸交界的濱水區成了三腳架與照相機的擺放熱點,大家紛紛搶著在好的點上插旗,各自用肉眼或鏡頭記錄升空的過程。在水域與看台之間寬闊的草原上,一堆小孩子跑的跑、玩的玩、追逐的追逐、扭打的扭打。航太總署準備了一面巨型數位時鐘來顯示倒數,另外還準備了一組擴音器來廣播任務控制中心的各種宣布。若是沒出什麼意外,那數位鐘將先行倒數到剩下四分鐘,然後會有一段排定好的十分鐘「暫停」,期間所有的火箭與飛行器系統都會進行最後一次檢查。如果檢查的結果都是Go,最後四分鐘的倒數就會重新啟動。 根據有如聖旨一般的天體力學,我們若是想讓新視野號進入前往木星的飛行路線,那發射時間就不可以早於美東時間當日下午一點二十三分。同樣的天體力學也「規定」了發射窗口不超過兩個小時:鐵鳥要是沒在兩小時內升空,那整個任務計畫就得改日再議。 發射倒數很正常地進行到下午一點十七分,距離火箭起飛僅剩六分鐘,惟後來一片閥門的啟閉好像有些異常,加上低海拔稍為起風,因此發射時間延後到一點四十五。到了一點四十分,發射時間再度延後到兩點十分。閥門問題終於排除,但風的問題仍令人擔心。然後到了兩點十分,航太總署又宣布深空網路的天線基地台出了狀況,可能會影響到地球與新視野號在飛航中的通訊。所以說火箭要能獲准升空有多困難,有多少細節得在多少地方全部同時完美到位,由此可見一斑。飛行器與火箭要一切就緒不在話下,就連地面系統都得完美就定位在佛羅里達。此外還有應用物理實驗室在馬里蘭州的任務控制中心,有在佛州的發射安全設備,有位於世界各隅的深空網路天線,這一切的一切都不能有一點脫線。 在此同時,風再次颳起於水面,發射只能一延再延,眼看著當天的發射窗口就要來到終點。情況愈來愈讓人捏把冷汗,群眾對這天能不能看到發射,也愈來愈沒把握。終於發射延到下午兩點五十分之後,航太總署宣布:「所有發射所需都回報了,可以支援當日發射。」然後又是一陣風來,又是一次延誤,時間終於來到了當日發射窗口的最後防線。此時發射任務已經是退無可退,再有任何一點差錯就會「抹消」發射任務。 最後,倒數的時鐘終於降至了四分鐘倒數的十分鐘暫停時間。進入暫停時間,發射主任便開始一個個唱名,確認負責主要系統的單位都已經完成準備,被點到名的飛行器、火箭與地面系統得回答:Go或是No Go──行,還是不行。公務頻道上的每雙耳朵,都聽到了一聲聲代表「沒問題」的Go從各單位迅速傳來。 擎天神?Go。新視野號?Go。應用物理實驗室任務控制中心?Go。就這樣中間又經過了十來聲Go,唱名來到了最後的壓軸。計畫主持人?被點到名的艾倫回報:Go。 每一聲Go,都伴隨著各觀景處一陣陣小小的歡呼。但到了二點五十九分,天氣因素又跑來攪局。擴音器這次宣布的內容是:「因為風力觀測結果超標,因此任務判定為『No Go』。」 這段話的意思是表面風速在發射台處已達三十三節(時速約六十一公里)以上,已經超過龐然大物擎天神可以加以修正、進而向上衝出發射塔的極限。而他們已經沒有時間再延,所以新視野號這天就不飛了,這也代表冥王星的探險要晚一點出發了。 隔天一月十七日早上,這天正好是克萊德.湯博逝世的九周年,氣象預報說雷雨機率是百分之四十,但發射準備依舊持續進行,所以甘迺迪太空中心還看得到群眾開車回來、準備好要搭接駁巴士去昨天的觀景處就位。但他們一無所悉,在擎天神太空飛航指揮中心,一段緊張的「劇場」已經上演了好幾個小時。 跟前一日一樣完成了各種「個人儀式」,也跑過步之後,艾倫於清晨五點來到擎天神太空飛航指揮中心。稍早在跑步的時候,艾倫滿腦子想的是兩件事情,一件是湯博九年前的辭世,一件則是要鐵鳥起飛前的一大張檢查項目。 五點進辦公室,對午後要進行的發射而言,看似時間很充裕,但發射準備是一道漫長而耗時的程序。艾倫一抵達,就被告知馬里蘭的應用物理實驗室停電。原來昨天掃過佛羅里達、造成火箭無法起飛的鋒面,今天又更強了,而且前一晚還跑到了馬里蘭州肆虐。就這樣一夜的風強雨驟,造成了馬里蘭州部分地區無法供電,由此新視野號任務控制中心只能暫時依靠備用的發電機來維持運作。艾倫回憶說: 當時我心想:「我敢一邊讓任務控制中心靠備用發電機運作,一邊進行發射任務 嗎?萬一新視野號發射出去後有什麼異狀,在太空中需要任務控制中心的幫忙呢?這節骨眼要是任務控制中心沒電了可怎麼好?到時候不論是在太空的地平線後還是在地球上的我們,面對問題都將束手無策。我們辛苦了那麼久,可不是為了到最後才在發射階段冒這種不必要的風險。要是可以發射的天數無多,那我也只能賭一把了。但是我們明明還有兩個星期的發射窗口可以運用。」 鏡頭拉到馬里蘭州應用物理實驗室的任務指揮中心,艾莉絲.波曼人正在任務控制中心。身為一位超能幹、不怕煩、頭腦又冷靜的工程師,艾莉絲當時(就跟現在一樣)是新視野號任務指揮經理,而擔任任務指揮經理的意思,就是操作飛行器的整個團隊都歸她管。艾莉絲加入新視野號計畫的時間,可以回溯到二○○一年,也就是提案的階段。艾莉絲覺得她跟她的團隊受的訓練與準備,足以應付任何飛行器丟過來的疑難雜症。但這一次呢?艾莉絲回憶說: 我進到應用物理實驗室是早上五點半,當時應用物理實驗室因為停電的關係,所以基本關閉,僅有核心人員留守。當然在發射日這一天,我的團隊自然全部屬於核心人員。我抵達任務控制中心時,那兒大致上都是暗的。我們有電工人員卯起來把備用發電機連上電子面板,同時地板上到處都是延長線,因為我們想要把不同子系統的人員都集中在一台機器周圍。那天下午直到發射窗口開起的前十分鐘左右,我們才把所有線路重新接好。 不論在應用物理實驗室或卡納維爾角,發射經理們都相信備用電力可以表現得堅若磐石,守護發射任務完成絕對沒問題。新視野號的總工程師克里斯.赫斯曼認為情況要真的糜爛到難以收拾,至少得發生兩次獨立的意外──他指的是飛行器要出問題,然後在應用物理實驗室的備用發電機也要同時出問題。整體而言,其餘的團隊都已經準備好了,要與靠備用發電機運行的應用物理實驗室並肩作戰,一起發射升空新視野號。但艾倫還是堅持覺得不妥。 就在馬里蘭州的電力公司很努力為應用物理實驗室修復主電源的同時,倒數也在持續進行中。擎天神號完成了燃料輸送,而且在厚重的佛羅里達空氣中,火箭外殼又再一次因為水汽凍結、呈現出那賞心悅目的白色。此時飛行器與訂製的第三節火箭已做好發射準備。世界不同角落的深空網路天線站也都回報沒問題。發射倒數愈來愈接近歸零,但到了擎天神太空飛航指揮中心要最後一次確認各單位Go或No Go的時候,應用物理實驗室卻依舊沒有從備用電力轉回主電源。 「發射主任?」「Go。」「新視野計畫經理?」「Go。」「應用物理實驗室主任?」「Go。」艾倫回憶說: 隨著發射主任從他本人開始一個個問過去,逾二十名任務經理都給出了「Go」的正面回應。但我內心深處就是壓抑不住那個「萬一」的想法。萬一我們硬著頭皮發射了,然後新視野號在天上出了問題,而任務中心又在此時跳電,無法伸出援手,那我一輩子都不會原諒自己。「這,」我在想,「正是我身為任務計畫主持人的意義所在。關鍵時刻的困難抉擇,就應該由我來做。」 透過耳機,我聽到了發射主任問我Go還是No Go。「計畫主持人?」大家夥紛紛轉頭看向了我,因為大家都知道,我一上午都在主張應該暫停作業。如今發射與否的決定,落在了我的手裡。而我說的是:「控制中心沒有兩組電源同時上線前,我覺得發射的決定還是不妥。計畫主持人這邊意見是No Go。」 簡簡單單的一句話──「計畫主持人這邊意見是No Go」──發射任務就又中止。成千的訪客與數百位發射工作人員,又重新回到等待模式,就像冥王星任務也必須繼續好事多磨一樣。又一次,火箭的低溫液態推進劑被抽了回來,原本打算一睹火箭丰采的人也只能做鳥獸散,要嘛回下榻處睡覺,要嘛在附近的海灘、自然保育區、餐廳、酒吧轉轉。

作者資料

艾倫‧史登(Alan Stern)

新視野號任務計畫主持人(PI)、航太總署對冥王星系統與古柏帶進行探險的領導人、行星科學家、太空計畫的中流砥柱、航太事務顧問、科普作家,累計參與超過二十四次的科學太空任務,並曾以極高層級投身美國太空探索工作。史登博士曾多次獲獎,包括二○一六年獲美國太空學會(American Astronautical Society)授予卡爾‧薩根紀念獎(Carl Sagan Memorial Award),並兩次經《時代雜誌》選為年度百大影響力人物。史登博士現居科羅拉多州。

大衛‧葛林史彭(David Grinspoon)

天文生物學家、獲獎的科學評論員暨科普作家。二○一三年,他獲任命成為美國國會圖書館的首任天文生物學主席。他經常以顧問之姿向航太總署提供策略建言,同時也多次在行星際飛行器任務中擔綱科學團隊的一員。葛林史彭的著作包括二○一六年的《人類手中的地球》(Earth in Human Hands),文章散見《紐約時報》、《頁岩》(Slate)、《科學美國人》、《洛杉磯時報》等知名刊物。葛林史彭博士現居美國華府。

基本資料

作者:艾倫‧史登(Alan Stern)大衛‧葛林史彭(David Grinspoon) 譯者:鄭煥昇 出版社:時報出版 書系:科學人文 出版日期:2019-04-19 ISBN:9789571377698 城邦書號:A2202649 規格:膠裝 / 單色印刷 / 384頁 / 14.8cm×21cm
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