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特邀撰稿人：黃志澄
開普勒太空望遠(yuǎn)鏡，是世界首個用于探測太陽系外類地行星的航天器。它于北京時間2009年3月7日由德爾塔II型火箭發(fā)射升空。在3年半的任務(wù)期內(nèi)，“開普勒”將對天鵝座和天琴座中大約10萬個恒星系統(tǒng)展開觀測，以尋找類地行星和生命存在的跡象?！伴_普勒”攜帶的光度計裝備有直徑為95厘米的透鏡，它將通過觀測行星的“凌日”現(xiàn)象，搜尋太陽系外類地行星。在2012年完成主要科學(xué)使命后，它又開始了為期4年的計劃延長期，任務(wù)是搜尋太陽系之外圍繞遙遠(yuǎn)恒星運行的系外行星體。2013年開普勒4個幫助控制望遠(yuǎn)鏡方向的反應(yīng)輪，先后有兩個出現(xiàn)故障。2014年，開普勒團隊用太陽光子產(chǎn)生的壓力作為一個虛擬反應(yīng)輪，成功重新控制了望遠(yuǎn)鏡，而其在“復(fù)活”后這次又再建新功。 開普勒太空望遠(yuǎn)鏡項目的立項，首先要歸功于項目的首席科學(xué)家比爾·博魯茨基（BillBorucki）長達(dá)30年的努力。他從小喜歡觀測星空。1962年，他在威斯康辛大學(xué)獲得了物理學(xué)碩士學(xué)位后，就到NASA艾姆斯（Ames）中心工作。他在中心做的第一項研究，就是在地面進行“阿波羅”飛船氣動加熱的模擬試驗。他提出的方案，是用兩門大炮相互瞄準(zhǔn)，一門炮以馬赫數(shù)為15的速度射出空氣，另一門炮射出一個飛船模型穿過那些空氣。此時，飛船隔熱罩前將產(chǎn)生明亮的激波。通過能夠分析激波發(fā)光的儀器，可測量加熱空氣中的化學(xué)反應(yīng)，并考核防熱罩的有效性。后來，這種技術(shù)就發(fā)展成為自由飛彈道靶。1972年阿波羅項目結(jié)束后，他的工作轉(zhuǎn)向研究地球、金星、木星及土衛(wèi)六的閃電現(xiàn)象。  當(dāng)時中心的科學(xué)家嘗試用測量由行星引力導(dǎo)致的恒星位置變化來尋找太陽系外行星。由于博魯茨基通過以前研究對測量光強度的光度學(xué)很熟悉，他開始研究用光度學(xué)來尋找行星的新方法。早在1971年，他就讀過神經(jīng)外科醫(yī)生弗蘭克·羅森布拉特（FrankRosenblatt），探討如何通過測量其他恒星的星光，來尋找這些恒星周圍的行星的文章。文章說明,如果一顆行星從恒星和你的望遠(yuǎn)鏡之間經(jīng)過，你會看到光的強度略有下降。不幸的是，羅森布拉特提交了這篇文章后不久，就在河上劃皮劃艇時淹死了。接著，他和中心的天文學(xué)家奧德麗·薩默斯（AudreySummers）一起改進了文章提出的方法。1984年，他們指出，地面望遠(yuǎn)鏡用這種方法能夠探測到木星大小的行星，但對于小得多的地球大小的行星，就必須使用不受大氣層干擾的太空望遠(yuǎn)鏡。 在這之后他們申請到了艾姆斯中心“主任自由資助基金”的15000美元，用來制造了一臺小光度計，而為了發(fā)現(xiàn)類地球行星，光度計的精度還必須提高1000倍，能夠測出十萬分之一的亮度變化。1992年，他們向NASA提出了發(fā)展太空望遠(yuǎn)鏡的項目建議書，很快就被拒絕。修改后再上報，又被拒絕。1996年再一次申請，結(jié)果是要他們先在天文臺進行試驗。他們就整修了離艾姆斯研究中心40多公里的里克天文臺，完成了測量，證明能夠同時對6000顆恒星進行光度測量。1998年，第四次提出申請，還是被拒絕，但要求證明望遠(yuǎn)鏡在存在宇宙射線和其他干擾的軌道上也能足夠靈敏，為此批了50萬美元。他們用了6個月完成了實驗。2000年1月，NASA終于給了一些資助，但告訴他們得跟其他兩個項目競爭。直到2001年，才正式批準(zhǔn)了項目，但在執(zhí)行過程中還是經(jīng)常遇到資金不到位。據(jù)報道，整個項目的費用約為6億美元。 開普勒太空望遠(yuǎn)鏡的成功，給我們許多啟示。這個項目和探測冥王星的“新視野”一樣，都來自科研第一線科學(xué)家的創(chuàng)新思想，這些科學(xué)家是科技創(chuàng)新的主力，由于他們的功利糾葛較少，就能夠突破原有的思維約束。因此，就必須建立有利于這些創(chuàng)新思想脫穎而出的環(huán)境和文化。從博魯茨基的經(jīng)歷來看，NASA的管理在這方面并不到位。這一方面，要歸咎于NASA固有的官僚文化；另一方面，也反映了美國在太空探索方面的許多戰(zhàn)略失誤。從“阿波羅”計劃無法持續(xù)，到被低軌道載人航天項目陷入太多的資金和精力，無力無暇顧及這些費用不大但意義非凡的項目。這些經(jīng)驗教訓(xùn)值得后來人深思。 |
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