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選文

破解冥王星之祕:新視野號

聽說這是辦不到的事

秉持艾倫‧斯特恩(Alan Stern)的典型風格,他在兩場會議之間,在駕車路途上,騰出時間打了通電話,還回家逗留了一會兒。由於藍牙連線藝術家概念圖像,描繪出新視野號以及它和冥王星與其所屬衛星冥衛一(Charon,音譯「凱倫」)接觸時的景象。

微弱,斯特恩的聲音在背景雜音和交通喧鬧聲下,只勉強可聞,接著是車門和房門砰的關閉聲,手提箱和抽屜開闔聲。在此同時,他仍不斷談論他的太空船如何前往太陽系偏遠角落,研究遙遠的冥王星和所屬衛星群,又如何在2015年7月,完成那趟不可置信,簡直無從想像的成功任務。

「我們辦到了,」斯特恩乾淨俐落,毫不囉唆地述說他現在是如何回應那些表示新視野號(New Horizons)太空船絕對無法趕上時限,質疑他能在預算範圍內完成使命的人士。「其他我們完全不必多說。」

斯特恩是新視野號任務的首席研究員──也是主要的倡言創始人──他從1980 年代晚期開始,就不斷宣揚推動一趟冥王星太空任務。

「頭十年,我們根本毫無進展,」他說明。其他冥王星任務企劃逐一提出,然而要嘛都被取消了,不然就是沒有受到認真考量。挫敗之餘,斯特恩開始遊說其他科學家,甚至找上了國會議員,最後冥王星太空任務終於被列入美國國家科學院(National Academy of Sciences)2000年代頭十年期間的最優先要務。

新視野號的冥王星太空任務初步在2001年獲准核可,然而到了2002年,航太總署基於預算理由,似乎打算把那項任務打入冷宮。所幸「行星學會」(The Planetary Society)等太空倡言團體紛紛向國會遊說,還發動兒童寫信請願,呼籲讓該任務存續。看來小孩子總是對冠上卡通角色名稱的行星迷戀不已,然而冥王星的英文名Pluto(布魯托,狗名),其實是引自羅馬神祇陰間主宰的名字。

計策生效,冥王星太空任務重新啟動。不過依然有人繼續唱反調。

「當新視野號在2001年獲選,有人告訴我們:『你贏了,不過你也輸了。』」斯特恩回顧表示。「他們說,沒有人能以這個價格打造一項任務,成本才相當於1970年代航海家號任務的五分之一。沒有人曾經在這樣的時間範圍內打造出一項外行星任務,才短短4年。然後那還是一趟為期10年的冥王星飛行任務,而你又只有一艘太空船,所以失敗機率相當高。這實在是沒有辦法可靠完成的使命。」

不過斯特恩辯稱,新視野號團隊下定決心,實現目標。「他們成功完成沒幾個人賞識認可的事情。這歸功於全國各地2,500人致力奉獻,全天候努力工作,加上夜晚和週末不眠不休,接連持續十五年,才讓這個夢想成真。這是可以寫進歷史的故事。」

夢想是要派一艘太空船前往探測冥王星和它的衛星群。「探測總是能開啟我們的雙眼,」斯特恩在2005年時這樣告訴我,再過短短幾個月,新視野號就要發射升空。「前幾次任務在火星上找到河谷,或者在木衛一(Io,音譯「埃歐」)上找到火山,或者在土衛六(Titan,音譯「泰坦」)上找到湖泊,全都是始料未及。我覺得我們在冥王星和冥衛一上會有什麼發現?我認為我們會發現美妙的事物,而且我們預料會有意外發現。」

斯特恩的預測──還有他的夢想──成真了。

新視野號

新視野號是有史以來最快的太空船,它使用添了額外助推器的加強版擎天神5號運載火箭來發射。

「我們竭盡全力打造出最小堪用太空船,五臟六腑一應俱全:動力、通訊、電腦、科學儀器,以及所有系統的備援,接著把它擺上最大型發射載具,」斯特恩說明。「這個組合讓我們在深太空達到勇猛高速。」

這艘小型平台鋼琴般大小的太空船,從地球以每小時約58,000公里高速遠離,在它飛往冥王星的48億公里航程,平均每天約航行1,609,344公里。不過以那種熾烈速度,要想減速進入軌道繞行冥王星是不可能辦到的。因此,第一次冥王星勘查作業,只能是一趟飛掠任務,大致就彷彿回歸早期太空任務的做法,好比1960、70和80年代最早飛掠火星、木星、土星、天王星和海王星的水手號和航海家號系列任務。

新視野號在2006年1月16日發射,才花9個小時就竄過月球軌道。那同一趟航程,當初阿波羅太空人就花了3天。接著新視野號在短短13個月內,就完成前往木星的8億公里航程──比先前七次木星飛航任務都更快──隨後在2007年2月間,太空船迴轉繞過那顆巨行星,從事科學研究,還有最重要的是取得重力助推,把新視野號加速至每小時83,600公里。

儘管達到這個速度,新視野號依然花了將近9年半,才跨越浩瀚太陽系,來到冥王星附近天域。實際任務預計在抵達號稱「最近會遇點」(closest approach)的位置之前約5個月就開始,於是新視野號靠近、飛掠,接著回頭檢視冥王星系統時,總計會有6個月長的勘查期,最近會遇點則落在2015年7月14日。

由於新視野號的旅程會帶它前往和太陽相隔十分遙遠的地方,太陽能板陣列並不能提供充沛電力。於是它改採一種放射性同位素熱電機(radioisotope thermoelectric generator, RTG),藉非武器級鈽238 自然衰變來產生熱量,用來轉化成電力。所生熱量也能為太空船的電子設備和其他組件保暖,以免在深太空冰冷環境下凍結。

探訪冥王星之後,新視野號繼續前進探勘古柏帶(Kuiper Belt),那是位於海王星軌道外側的一片天域,和太陽約相隔地日距離的30到50倍,或相當於45億到74億公里之外,而那裡也正是冥王星所在位置。這處天體帶和見於火星與木星軌道之間的小行星帶相仿;不過古柏帶部分星體所含冰質往往超過岩質。這裡就是短週期冰凍彗星(如哈雷彗星)的發源地。

太空船搭載了一批功能強大的酬載,包括成像器、光譜儀和其他科學儀器,可用來測繪冥王星和冥衛一的表面地貌,研究它們的組成,並分析兩星體周圍可能存有的大氣。

發射時,新視野號還頂著「前往最後一顆行星的第一趟任務」頭銜。然而短短七個月之後,這個稱號就改變了。