冥王星任務的新視野

每當有太空飛船飛掠或登陸一個行星，我的臉書動態就會被各大媒體的新聞洗版。

地球上除了深海，已經沒有多少人煙罕至的地方了，連聖母峰都能組團前往了。對於人類來說，最大的未知，應該是來自夜晚時舉頭望見的星空。

每當我如果能到一個沒有光害的地方，見到星斗滿夜空，就感到人類實在太渺小了，和宇宙的大歷史相比，地球上的紛紛擾擾算什麼呢？所以儘管媽祖一再託夢，要我出來選總統，我還是一直不為所動……

2015年7月14日，美國國家航空暨太空總署（NASA）探索矮行星冥王星和古柏帶的行星際機器人太空飛行器——新視野號（New Horizons），在旅程中最接近冥王星並且成功傳送訊號回地球時，我的臉書就被洗了一次版，看來我們與冥王星的距離其實不遠。

過去，在我們的自然教育中，冥王星是九大行星之一。然而在2006年8月，國際天文聯合會（International Astronomical Union，IAU）把冥王星降級成所謂的「矮行星」，因為冥王星的公轉軌道會遇到海王星，冥王星又位處古柏帶（Kuiper Belt）和不少小型星體共用軌道，不符合行星要大到能清除公轉軌道的「鄰居」，讓自己成為軌道上最大的重力來源之定義。

在經過在發射地點的幾個延誤後，新視野號於2006年1月19日在美國佛羅里達州卡納維爾角（Cape Canaveral）發射時，冥王星仍然被認為是一顆行星，只是當年八月IAU「政變」式地把冥王星降了級。對此，冥王星任務的團隊是五味雜陳。

作為以最快速度離開地球的人造物體，以最高時速每秒16.26公里一飛沖天後，新視野號先朝著木星飛去，先傳回關於木星的大氣層、衛星和磁層的資料，也順便測試新視野號上的諸多探測器的能耐。木星提供了新視野號重力輔助後，加速前往離地球48億公里遠的冥王星。在旅程的大部分時間，新視野號上的儀器都處於休眠狀態，以保護系統。




為了打造一個能耐受木星強大磁層裡的帶電粒子以及抵擋撞擊，並且運作十幾年的太空飛行器，還有應付政府科研預算的縮減，新視野號的團隊僅僅花了四億美元，就完成了一個不可能的任務。覺得四億美元（折合台幣約120億元）很多，對不對？抱歉，在美國小布希政府出兵伊拉克的那幾年，一天的軍費平均七億美元（折合台幣約210億元），冥王星任務簡直就是便宜到起笑。

打那場爛仗不僅啥都沒得到，還造成了中東的政局動盪，那筆總軍費絕對夠飛出太陽系超過百次，太陽系裡的大小行星都能被探測過一次。軍火商都徵召去打造太空飛船，不僅賺到荷包飽飽，他們也都能到外星去開採稀有礦產而促進地球經濟發展了吧？

當然，歷史是沒有如果的，我們就只有一次冥王星任務。來讀讀計畫主持人艾倫・史登（Alan Stern）與行星科學家大衛・葛林史彭（David Grinspoon）在《冥王星任務：NASA新視野號與太陽系盡頭之旅》（Chasing New Horizons: Inside the Epic First Mission to Pluto）中爆的料吧。






從《冥王星任務》這本書中，我們可以見識到，偉大的科學家是如何不屈不撓地實現夢想的。在大型科學研究中，了不起的科學家已經不僅是在學術專業上要超群絕倫，還要能夠一再說服政府機關等等願意拿出微薄的經費（相對軍費支出），以及領導上千人的團隊朝著共同的目標努力邁進。在過程中，還得一再經受拒絕和政策改弦易轍的打擊，以及團隊內外的勾心鬥角，以及應付種種突發的意外狀況和危機。就因如此，《冥王星任務》是本精彩可期的科普書，並不僅僅有維基百科就能查到的相關知識而已。

NASA早在上世紀七十年代就送出了兩次航海家號（Voyager）和兩次先鋒號（Pioneer），把八大行星都探測過了一遍。可是後來因為政策及意識形態的改變，就甚少有類似的太空飛行器任務了。後來美國政府猶䂊是要進一步探測已知的火星，或是奔向未知冥王星的計畫中兩擇一，冥王星有幸被選中。

《冥王星任務》主要作者艾倫在科羅拉多大學取得博士學位，在業界混了幾年後重返學術界，當時航海家二號已飛奔向天王星和海王星，讓他感嘆是否錯過了行星科學的黃金時代，所以他選擇了尚未探索過的冥王星。艾倫累計參與超過24次的科學太空任務，於2016年榮獲美國太空學會（American Astronautical Society）授予卡爾・薩根紀念獎（Carl Sagan Memorial Award）。

在頂尖科學家眼中，尚未被探索過，還不足以成為被巨額經費資助研究的充分理由，因為未知的新邊疆實在多如牛毛，科學家還需要非常努力地說服學術界，該探索在科學上的意義和重要性究竟是啥？該研究如何推動科學的整體進步？

太空探險不是純科學問題而已，而是涉及資源分配的政治問題。像冥王星任務這樣的大型計畫，需要上千名科學家和工程師的參與，是一項極為複雜的工作，之中除了很多繁複的科學工作，還有很大量的行政工作來群策群力地處理策略的擬定、事務的計劃、太空船的建造。《冥王星任務》就是要清楚交待太空任務從發想、核可、撥款、建造、發射的過程中，歷經多次的快意恩仇和峰迴路轉，這中間也多次要克服人謀不臧或時運不濟的危脅，才能順利完成任務。

艾倫憑著滿腔熱血，逐步說服頂尖人才加入，組織了「地下活動」。後來探索冥王星的重要性被認可後，領導了一群科學家和工程師，不畏笑話和風雨，提出了有限預算內可行的計畫，在各方人馬明爭暗鬥下，領導西南研究院與約翰霍普金斯大學應用物理實驗室（APL）和科羅拉多大學、加州大學、噴射推進實驗室（JPL）、洛克希德・馬丁等組成的另一個強大團隊競爭，2001年底爭取到了NASA支持這個冥王星任務的執行，迄今耗時近三十年在這個大型計畫上。

新視野號的冥王星任務要和時間賽跑，非常刺激。他們必須要趕在2006年發射新視野號，否則一旦錯過，就要等上十年也就罷了，屆時因為離太陽太遠，冥王星的大氣層就會凍彊了，就失去研究大氣層氣體的機會，而且還雪上加霜地拍不到地表的照片；另外，因地面強風和APL的控制中心突然停電的原因，兩度推遲昇空，也超刺激的。一旦錯過了2006年1月11日至2月14日之間這段「發射窗口」，那麼就無法得到木星的重力輔助，或者等到2007年2月2日至15日發射，就會晚個三四年才能飛掠冥王星；2015年美國國慶日，艾倫接到電話告知新視野號失聯的消息而要召回團隊通宵加班處理，以免幾千人長達十幾年的心血結晶付諸流水。

新視野號在2007年2月28日最接近木星時得到木星的重力助推，並且順便對木星及其衛星作了大量觀測。新視野號於2015年7月14日從不到一萬公里的距離飛越冥王星，成為首個成功飛掠冥王星系統的人造飛行物。任務中，新視野號向地球發送了大量的冥王星及其矮行星系統的照片。




新視野號不僅拍攝到清晰的影像，新視野號的測量結果，冥王星的直徑比太陽系中另一顆矮行星鬩神星（Eris）要大，所以確認了冥王星到目前為止，仍是海王星以外的已知天體中最大的天體。

新視野號還發現冥王星具有活躍地質活動，冥王星地表覆蓋冰凍住的氮冰甲烷和一氧化碳，而且可能存在著地下海洋。冥王星表面的氮氣和甲烷等氣體，在紫外線的作用下，分解成乙烯、乙炔等碳氫化合物和碳氫安化合物，這些化合物降落在冰冷的大氣層中，凝結成冰顆粒，會形成了輕煙裊裊的薄霧層。

在《冥王星任務》原文版於2018年5月出版後，新視野號並未退休，仍然在古柏帶執行各種任務。古柏帶裡面有許多彗星、小行星、矮行星以及冰凍物質。今（2019）年元旦，新視野號飛越了一個暱稱為「終極遠境」（Ultima Thule）的太陽系邊緣天體。「終極遠境」位於太陽系邊緣，距離地球65億公里。「終極遠境」寬約三十公里，新視野號在其表面3500公里的高度飛掠過。這是迄今為止人類對太陽系天體探測距離最遠的一次，無線訊號需要6小時8分鐘才能傳回地球。




在《冥王星任務》中，我們可以見識到不屈不撓地實現夢想的力量有多了不起。身為科學工作者，小弟雖然只能算初出茅廬，就見識過很多很多對科學家熱情的打擊，包括被質疑沒應用價值、被吐槽大眾無法理解、被朝令夕改的政策惡搞等等，有時候也很難不自我懷疑一下，做科學教育是不是害人不淺的黑心事業，要不是有像《冥王星任務》這類作品時刻提醒我們，天亮前的黎明是最黑暗的，山窮水盡疑無路、柳暗花明又一村，只有刻苦鍥而不捨的人才能笑到最後。

《冥王星任務》本身提供的科學知識就是道盛宴，扣人心弦的故事也令人欲罷不能。對大型科學研究感興趣並且夢想投身其中的朋友，《冥王星任務》肯定是本必讀科普書；對懷著夢想在前進的道路中感到挫折和迷惘的朋友，《冥王星任務》也會是一帖充滿正能量的良藥！


本文原刊登於關鍵評論網