弗兰·巴格纳尔的太空探索前瞻

迈克尔·西格尔

40年前，一个轿车大小的设备从佛罗里达州卡纳维拉尔角发射升空。35年后，它成为唯一进入星际空间的人造航天器。一路上，“旅行者”号探测器爆出了飞越木星、土星和土卫六的头条新闻。

“旅行者”探测器发射时，弗兰·巴格纳尔还是一个学生。那时，她就探测器围绕木星收集的数据写下了博士论文。现在，作为科罗拉多大学波尔得分校天体物理学和行星科学教授，以及美国航空航天局外行星评估小组的前主席，她曾致力“伽利略”号、“深空1”号、“新地平线”号和“朱诺”任务的研究。

您说过不会再有第二个“旅行者”号，为什么？

一个原因是行星按一种特定的方式排列，每175年发生一次。现在，距“旅行者”号发射只过去40年，也就是说，再过135年，它们才会再以那种方式排列。另一个原因是“旅行者”号只是第一波勘探的一部分计划，任务是先见一面。当你进入一个非常开阔的空间时，你会想“让我们先看看那里有什么”。后续任务往往就更有针对性了。例如，“伽利略”号仅观测了木星周围的伽利略卫星，“卡西尼”号去了土星，花了13年时间探索其周围的卫星、光环和土卫六。

“旅行者”号仍在发回有趣数据吗？

哦，是的，当然。“旅行者1”号在星际介质的位置，也就是太阳风紧靠星际介质的地方探索其边界。这是人类航天器首次到达那里。它在那里测量了带电粒子、宇宙射线、磁场、电场、电波、无线电波，等等。这些数据告诉我们星际介质是如何与太阳系发生相互作用的。

“旅行者”号的老数据中含有新科技吗？

我仍然在分析“旅行者”号的数据，信不信由你。就在我们庆祝发射40周年的同时，刚刚发表了三篇关于“旅行者”号33年前获取的数据的论文。很有趣。我意识到，我从1979年开始完成的一些论文中，也有些数据没有经过分析。有了新的信息和新的物理学知识，我们就可以分析了。重新回头挖掘旧数据，然后试图了解如何分析它，这是一个考古项目，就如同去看象形文字。

“旅行者”号何时结束任务？

它会在某个时间耗尽能量。“旅行者”号现在已经不得不尽可能节省能源。探测器上的放射性同位素太阳能发电机有88年的半衰期，所以它们已开始老化。探测器也需要保温。这么说吧，预计15年之后我们将不再能够与它交流。

未来太空探测器将会是什么样子？

航天器将越来越小，越来越轻，所以它们需要的推进力更小。它们的仪器效率大大提高，所以需要的动力更小。通信难度会增加，因为需要从很远的距离发送信息。所以，你要么用一个很大的天线，要么增大地面接收器的型号。航天器的计算能力也在迅速增强。最近，关于“旅行者”号有一句很赞的话，说航天器上的计算能力和你口袋里装的那个差不多。我不是指你的手机，而是指你手机中的存储器。有了这个巨大的航天器计算能力，你可以预先处理图像，让探测器知道“哪些是你可能感兴趣的”，先把它们发送给你，然后再发其他的。

您怎样看待“突破摄星”计划以及其向最近星球发送探测器的计划？

我不明白这项计划应当怎样展开。勘测的三大难题是推进器、动力和通信。他们声称通过激光來推进，但我很难想象怎样才能达到他们所说的距离。或许不需要那么多的动力吧。但是，他们将如何进行通信呢？他们在计划向半人马座阿尔法星发送芯片或者类似的极小的东西。但我认为，如果没有射电抛物面天线，他们将怎样做到两地间的沟通呢？我真不敢相信用激光通信能做到这一点。说实话，我觉得这似乎有点疯狂。

太阳系中最有趣的空间物理学问题是什么？

有一大堆。为什么有些行星有内部磁场，而另一些，比如金星，就没有呢？为什么在柯伊伯带有那么多不同种类的物体呢？是什么在驱使这些不同物体的行为呢？巨型行星在太阳系形成过程中起了什么作用？它们当中有多少使其他物体游荡呢？为什么土星和木星如此不同？你不能用一种物理学知识来解答所有这些问题。你可以做动力模型，但你也需要化学知识。你必须使用引力测量、磁场测量、化学测量、光谱测量，等等。行星科学的优点在于它很强的学科交叉性。

载人太空飞行应当优先吗？

我个人认为人类在太空中可以做的，除了旅游，没有什么是机器人无法做得更好的。所以，如果你谈的是旅游以外的有科学目标的事情，那么你可以派很多机器人去做这件事。美国航空航天局目前面临的最大挑战是人类在太空中应该扮演什么角色。除了旅游之外还会有什么，我认为完全没弄清楚。政府不应该为旅游买单。这种想法来自一个为了观看“阿波罗”计划而熬夜到凌晨4时的青少年，那时我在伦敦，还是个孩子。我的看法已经改变，既然机器人十分有效，为什么非要把一大块肉体送上太空呢？这是毫无意义的。

但载人飞行对鼓舞我们的士气来说是机器人做不到的，不是吗？

找来一个12岁的孩子，问他“你最近一次观看宇航员在太空是什么时候”，然后问他“现在有多少宇航员在太空”，我敢说这孩子是不会知道的。换个问题，如果你说“我给你护目镜和手套，让你通过虚拟现实来探索火星的表面，怎么样”，我敢说这个孩子会感到兴奋。对孩子来说，虚拟漫游火星表面要比看一个中年宇航员在太空的缓慢步伐要兴奋得多。现在情况不同了，我们有能力用虚拟现实漫游火星。我见过成千上万的人观看机器人飞跃布鲁托，并因其令人惊叹的观测结果而欢呼。这个真让人兴奋。

您怎么看待把火星殖民化的言论？

我认为那是胡说。你知道，如果你是一个超级富翁，你可以有这些疯狂的想法，没有人会对你说“你说的是废话”。因为你是富翁，所以每个人都说“哦，是的，哦，是的。你太棒了，你可以做任何事”。电影《火星救援》表达了我的观点。付出所有的努力，比如改变空间站的轨道、送去一堆东西，以完全不切实际的非物理方式去抓住那个家伙。达到什么目的了？救了那个人。是的，是马特·达蒙，每个人都想救马特·达蒙。但事实上，火星上将会有人死去。娱乐业可能想参与进来，他们希望有人死在火星上，对吗？你可以想象，收视率扶摇直上。但纳税人不应该为此付出代价。

有关金星的探索情况怎样？

我不是专门研究金星的。但是，气候变化可能给地球带来灾难性的环境，作为生活在这个星球上的人类的一员，我对我们的姊妹星球非常感兴趣。它和地球的大小一样，离太阳更近一点，它有不受控制的温室气体，二氧化碳压力是地球上的90倍。离太阳的距离并不是其烤箱般表面温度的主要原因，而是温室气体的作用。真奇怪，我们的姊妹星竟然变成了这样一个火热的地方。为什么会这样呢？这是一个非常好的问题，与我们对气候变化的担忧并非不相干。金星可能没有海洋，这意味着它的地质是不同的。大约6亿年前，金星表面与熔岩完全重组。那么以前它是什么样子？像地球吗？

金星探测器会是什么样子呢？

在金星表面以上，有一个清晰的大气层，其上有厚厚的云层，因此在地球上通过望远镜看金星表面非常模糊。如果探测器进到那个大气层的某个点，它就会冷却下来。一旦进入稀薄的大气层顶部，它又会热起来。中间有一个区域，那里的温度是适宜的。我们可以发射一个探测器到金星上，它会像气球或飞艇一样飘浮，然后下移，观测金星表面，太热时就升起。实际上这个想法已被提出，但没有得到支持，我为此很沮丧。所有的钱都投到火星任务上了，而我们应该关注的焦点真的是金星。

火星成为焦点让您感到沮丧吗？

把大把的钱花在这些火星任务上，声称要在火星上发现水，我很恼火。有多少次在火星上发现水了？找到的并不多，但他们坚持不断地要发现它，然后声称将在火星上找到生命。很显然，几十亿年来火星上没有大的海洋，而且它在同一时期里失去了磁场。之前火星上可能有过生命，那时地球上的生命是黏菌。那你要找什么？找到黏菌化石就算了不起了。我们为什么要把所有的

钱都浪费在火星上呢？太疯狂了。这是一厢情愿的想法，纯属幻想。为什么要去火星？就是因为它比金星要容易到达得多，因此人们会说“哦，我们知道如何发送‘漫游号探测器去火星，我们再发送一个吧，我们再做一个更大的，再做一个更小的”。我想说，让我们停止做那些已经知道该如何做的事情，而是做一些难的事情吧，比如说去金星。endprint