新视野号飞掠冥王星背后的男人

姚人杰/编译

新视野号飞掠冥王星背后的男人

姚人杰/编译

艾伦·斯特恩在新视野号任务控制室外面检视航天器指令

电视摄像机已经架设好。艾伦·斯特恩(Alan Stern)不愿错过提示。他穿了一身黑衣服，大步穿过停车场。斯特恩个子不高，但双腿迈得比多数人都来得快，他的头脑通常也比其他人领先了好几步。目前一共有四支队伍在跟踪报道斯特恩这位科罗拉多州博尔德市西南研究院（SWRI）的行星科学家，此刻拍摄的队伍来自日本放送协会（NHK）。他们将摄像机对准斯特恩，准备拍摄清早的定场镜头。斯特恩走进位于马里兰州劳瑞尔市的约翰·霍普金斯大学应用物理实验室（APL），一边做了竖起大拇指的手势，一边打招呼：“嗨，早安。”

他头顶的中庭上方悬挂着一件1∶2大小的“新视野号”复制品。真正的新视野号此刻正在距离地球将近50亿公里远的地方逡巡太空，每日的旅程都会增加超过一百万公里。这台航天器的尺寸小得让人吃惊，比斯特恩大不了多少。但是，新视野号像斯特恩一样怀揣使命。它的外面包裹着一层层的金属箔，籍此保护里面的仪器和计算机免受严寒伤害。在距离太阳如此之远的地方，太阳能电池板会毫无意义，于是新视野号里面装了一台放射性同位素热电机。尾部被一只硕大的射电抛物面天线占据，要跨越光也得跑上4.5小时的遥远距离与地球通讯，必须有这样的高增益天线。

新视野号渐渐逼近的冥王星曾经被认为是太阳系的最后一颗行星，孤独地坚守在星系边缘。人类在1930年发现了冥王星，尽管人类努力地用太空望远镜和地面上的天文望远镜观察它，它仍然像谜一般。冥王星不断变化的大气层和斑斑驳驳的表面仍旧神秘难解，甚至连星球的大小也还没有准确的数字。2006年，冥王星被降格成矮行星，这个做法至今仍让艾伦·斯特恩气恼。但是，冥王星反倒因此获得科学界的关注，成为炙手可热的大众话题。冥王星如今不再是太阳系的终点站，而是一道新边境——柯伊伯带——的看门人。柯伊伯带是海王星轨道外的一片区域，有着数以千计的小型冰状天体，天文学家杰拉德·柯伊伯(Gerard Kuiper)在1951年提出理论，但到1992年才得到证实。冥王星不再是太阳系里最小的行星，却成为了柯伊伯带之王。

7月14日那天，新视野号即将飞掠冥王星——50年以前，水手4号飞越火星，发回第一张来自另一颗行星的照片。艾伦·斯特恩已经为了这一刻努力了25年，10年用来在政界和科学界凝聚意愿，5年用来建造航天器，航天器抵达冥王星又花费了差不多10年。他是这项耗费了7亿美元的探索任务的项目负责人——这也是有史以来由非美国宇航局雇员管理的最大规模、最为昂贵的探索任务。现在，整个项目只差临门一脚了。

飞掠冥王星

今年5月的这一天，斯特恩从博尔德市赶到了应用物理实验室，召开新视野号与冥王星相遇之前最后一次科学团队会议。会议室内，50个科研人员弓着背坐在笔记本电脑前面。头顶的屏幕上播放的视频唤起团队的注意：这是一首电子摇滚民谣，混搭上了一些阿波罗11号登月任务控制室内的对话碎片。这是斯特恩的主意，在新视野号抵达冥王星之前的30天里，他想要每天早上都播放不同的打气歌曲。

斯特恩走上讲台。他说，尽管一切都进行得很顺利，但仍然可能出问题。他的言辞很谨慎，可语气中充满了自信、肯定和领导的权威，不容别人怀疑。“我们让全世界都瞩目这次的探索任务。在预期受到的关注方面，它和近年来的其他探索任务都截然不同。此外，我们只有一次机会。它不是轨道飞行器，不是着陆器。”这是一次42马赫下的飞掠，斯特恩必须从这次短暂的相遇中尽可能多地获取成果。

在行星和彗星上的着陆任务会宣传它们的复杂性，用到了降落伞、气囊、“鱼叉”系统和制动火箭。就连轨道飞行器也有棘手的轨道切入，包含戏剧性十足的场面。相比之下，新视野号飞掠冥王星看起来就像是一次公园漫步——只用考虑运动时的万有引力、照相机快门的几下喀嚓。因此，外界可以原谅斯特恩多番强调飞掠任务实际上有多么的复杂。在“核心相遇”的9天——7月14日新视野号最靠近冥王星之前的7天以及随后的2天——里面，新视野号会处理20 799条指令。当它在离冥王星表面有1.25万公里的地方飞掠而过，它必须要扫描前方路径里危险的太空碎片，进行微小的轨迹纠正，把仪器对准冥王星，进行461项科学观测。新视野号与冥王星最近的相遇后的几小时内，它必须穿过太空中的两个极小的“锁眼”——冥王星和冥卫一的阴影——这样它能利用日蚀时的太阳作为摄影时的后光，检视冥王星和冥卫一稀薄的大气层。当新视野号离开这个拥有五颗卫星的星系，它会继续借助冥卫一的反射光亮来拍摄冥王星的黑暗一侧。“尽管我们已经做过许多练习，我们不能模拟到方方面面的情况。我最关切的是我们以前从未考虑到的状况。”斯特恩说道。

斯特恩的团队一共安排了249种紧急状况处置方案，试图鉴别和缓和所有已知的风险。不只包括航天器可能遭遇的风险（譬如冥王星卫星之中潜藏的碎片云），也包括地面上出现的风险。比如说，探索任务的主控室可能遭遇什么变故，那时可以从应用物理实验室的一间后备控制室内进行操作。甚至这间后备控制室也有备胎：团队已经在加州帕萨迪那的喷气推进实验室（JPL）内准备好一间极其简单的控制室，基本上就是一台能与新视野号兼容的电脑。

至于练习，斯特恩夸口说已经进行过35次作业待命测试。其中最大规模的一次测试是在两年前，新视野号在天王星和海王星之间的真空里演练了9日相遇的运转，航天器上的仪器成功地发回了空旷太空的照片。他们还进行了三次所谓的“《纽约时报》待命测试”，团队在一定时间内解释一套伪造数据，发布出意在成为头条新闻的新闻稿。斯特恩雇佣了六名记者来做帮手，让他们签署保密协议，把他们安排在科学团队里。

假如让机遇来决定一切事情，新视野号可不会抵达太阳系边沿。斯特恩在西南研究院的长期同事哈尔·利维森(Hal Levison)说：“要不是斯特恩逼迫美国宇航局接受这项探索任务，新视野号不会在太空中飞翔。他的意志力和坚持起到重要作用。”

英雄出少年

1957年11月22日，艾伦·斯特恩出生在路易斯安那州新奥尔良。他的父母一共有三个子女，他是老大。斯特恩从小就是个不安分的宝宝，让他乖乖睡觉是一件难事，父母常常带他到屋外看月亮，这招似乎对斯特恩有催眠作用。他的父亲伦纳德·斯特恩(Leonard Stern)说道：“许多次那么做之后，他念出的第一个词是‘月亮’，而不是‘妈妈’或‘爸爸’。”

60年代美苏之间的太空竞赛让他对天体更加着迷。他会悄悄爬出被窝，观看深夜播放的电视节目，内容是双子座号飞船和水星号飞船的飞行。他读完了当地图书馆里每一本和太空有关的书籍。他贪婪地读完了艾萨克·阿西莫夫和阿瑟·C·克拉克的科幻小说，但他想要更多。“一次阿波罗任务的时候，我见到沃尔特·克朗凯特(Walter Cronkite)炫耀飞行计划，”他说，“这迷住了我。这就是我想要的。”他向美国宇航局索要资料，但被告知，他得是一名记者或作家才行。于是在70年代初，斯特恩写了一本关于假想的彗星之旅的书。他爷爷的秘书把该书的前一百多页打印出来，斯特恩把稿子寄给美国宇航局。“接下来，一只大箱子出现在我家门前，里面装满了阿波罗计划的手册。”那时候，斯特恩一家已经搬到了达拉斯，他入读了当地的圣马克学校，这所预科学校拥有天象放映馆、天文台和天文学俱乐部。

1976年，美国宇航局的维京号探测器在火星上着陆，斯特恩此时也结束了在得克萨斯大学奥斯汀分校的大一学年的学习，他找了一份暑期工作：卖《科里尔百科全书》。暑期的两个月里，他在得克萨斯州内跑来跑去，挨家挨户做推销，最终赚到了几千美元，这笔钱足够把他的旧别克天鹰轿车折价换成一辆崭新的奧茲摩比短剑轿车。

6岁时的艾伦·斯特恩

他在这个过程中学会了推销的技巧。他告诉父亲，他现在所做的事之中有80%都是推销的游戏。“他学会了推销那些百科全书，从未忘记推销的技巧。”他的父亲说道。但斯特恩表示反对：“我反对把冥王星任务和推销百科全书相提并论。假如你把二者等同起来，这会伤害到其他所有相关人士。”

斯特恩在微型话筒面前善于表达，在摄像机面前举止自在。他渴望受到媒体关注，有时会过度得惹恼同事。“他喜欢制造自己的新闻，某种程度上他让整个任务都围着他打转。”哈尔·利维森直言道。斯特恩也知晓其他人对他的批评，在接受采访之前就表明了自己的忧虑。“必须清楚地认识到，根本不存在什么艾伦·斯特恩任务。”他说道。

青年时的斯特恩除了磨炼出说服他人的天赋，还养成了小心谨慎的计划习惯。1978年他从得州大学毕业后（主修物理学），继续修读硕士学位。当时和他住在一起的弟弟发现过哥哥的日程计划表，上面不仅注明了清早5点起床，还以5分钟为间隔定下了淋浴、刷牙和梳头的时间。时至今日，斯特恩仍然每天都带着一张西南研究院的书写纸，以黑色钢笔罗列了待办事项，到每晚睡觉之前再用红笔把每一条划掉。

研究生时，斯特恩头一次与冥王星有了联系。1978年，人类发现了冥卫一，天文学家见到一些细微迹象，猜测冥王星存在大气层。由于冥王星的轨道是细长的椭圆形，与太阳的斜率又很大，星球上会有强烈的季节变化。斯特恩在硕士论文里建立了大气层可能性幅度的理论模型。他说这份创意性十足的工作引人入胜：感觉就像一片青草地，有了它你可以去任何地方。

他修读了航空工程和行星科学的双硕士学位，希望毕业能成为一名宇航员候补生。他也拿到了飞行员执照，成为了飞行教官。斯特恩未能如愿成为宇航员，部分原因在于他的视网膜剥离。于是他改而为宇航员制造仪器。1983年，他成为科罗拉多大学大气及空间物理实验室的一名工程师，担任旨在研究哈雷彗星的小型人造卫星“斯巴达哈雷”项目的科学家，并成为“哈雷彗星主动观测计划”的项目负责人。研制出的两套仪器本来会在1986年1月28日由挑战者号航天飞机送入太空。

“迪克·斯科比(Dick Scobee)、罗纳德·麦克奈尔(Ronald McNair)、朱迪斯·蕾斯尼克(Judys Resnik)、鬼塚承次(Onizuka)、迈克·史密斯(Mike Smith)……”斯特恩背诵起那天死于那天挑战者号航天飞机解体灾难的七名机组人员的名字。他曾经和他们一起接受训练，十分熟悉。起飞的时候，斯特恩在佛罗里达州，他见到电视里一遍遍播放灾难的新闻。对于斯特恩来说，这次不仅是人员损失，也是职业生涯的灾难。

斯特恩没有低迷很久。他出版了第一本著作《挑战者号之后的美国太空计划：我们该去何方？》，这对他起到了疗伤效果。他又回到了大学校园，在1989年读完了博士，仅仅花费了3年。他的博士论文论述了彗星的演变过程以及彗星在其他天体附近时的可侦测性。这名科学头脑的工程师终于成为了一名科学家。

不仅如此，他还是一名科学王朝的建造师。他知道自己不适合干学术工作，在西南研究院位于德州圣安东尼奥市的总部找到了安身之所。西南研究院是一家捐款资助的科研机构，主要与美国国防部合作。斯特恩说服了上级，在博尔德市成立了一家全新的分支机构，专门研究空间科学。1994年，斯特恩来到了博尔德，当时整个机构仅有他这名博士后研究员以及一名秘书。他头一个招募了哈尔·利维森，利维森是行星轨道和碰撞建模方面的专家。利维森说：“西南研究院的许多人对于建立新机构的风险感到紧张，但艾伦以他高超的政治手腕使得一切都进行得很顺利。”如今西南研究院的博尔德分所雇佣了55名科学家，每年的收入有4 000万美元。

永不退缩的行动派

冥王星被人类发现的头四十年里，人类可以说对它一无所知，只知道这颗星球个头很小，微微泛红，很寒冷。就连对它的公转轨道也了解甚少。冥王星绕太阳一圈要花费248地球年，人类至今也只观察到一圈的三分之一。到人类发现冥卫一后，天文学家可以观测它与冥王星的旋动，以此计算二者的质量。到了1985年，冥卫一和冥王星开始彼此掩食。地基的天文望远镜几乎无法将它们分辨开，但靠着测量两颗星球进入和离开彼此的阴影时反射光的峰谷值，天文学家发现冥王星大概只有之前认为的一半大，亮度高于冥卫一。1988年，冥王星掩食了一颗遥远的恒星，冥王星边沿闪耀的亮光首次以决定性的证据证明冥王星上存在大气层。

人类发现冥王星并不孤单。1992年人类首次发现了柯伊伯带天体。冥王星看起来代表的是一类个头大得多的冰状天体。柯伊伯带天体被认为自从45亿年前太阳系诞生起就未曾改变过，因此，冥王星有可能是解开宇宙早期行星形成之谜的钥匙。

到了90年代中期，天文学家开始疾呼，要求去探索冥王星，而且行动要快。1989年，冥王星抵达了近日点。科学家想要在冥王星开始缓慢地远离太阳的过程之前，让航天器赶到那儿。不然随着冥王星的气温急剧下降，大气层会塌陷变成冻结的氮气。况且，在2001年到2006年之间发射的航天器可以利用木星的重力，获得类似弹弓的效果，让旅程少花费几年时间。

喷气推进实验室主导的一项探索任务概念“冥王星柯伊伯特快”走得最远。但是在2000年，美国宇航局的首席科学家埃德·韦勒(Ed Weiler)取消了这个项目，只因计划花费超过了10亿美元。那年的晚些时候，韦勒被别人说服，尝试了别的办法：举行一次竞赛。当时的一项低成本行星探索任务竞赛“发现”计划已经产生了新颖的、成本仅有数亿美元的方案，远远低于美国宇航局的旗舰探索任务数十亿美元级别的预算。这次冥王星竞赛把目标成本定在5亿美元的范围内，美国宇航局在2000年12月20日宣布竞赛启动。

约翰·霍普金斯大学应用物理实验室太空部门的时任主管斯塔马迪奥斯·克里米基斯(Stamatios“Tom”Krimigis)对于这个机会欢呼雀跃。那个时候，仅有喷气推进实验室得到官方信任，可以建造和运行宇航局的大型行星探索任务。但在1996年，应用物理实验室为宇航局发射了一枚小行星轨道飞行器。克里米基斯知道自己的实验室有机可乘，也知道谁会是项目负责人的最佳人选——艾伦·斯特恩。

美国宇航局宣布竞赛启动的两天之后，克里米基斯和斯特恩就签署了协议，开始组织团队。上交方案的最后截至日期是2001年9月18日，也就是9·11恐怖袭击事件发生的一周之后。当时应用物理实验室也临时关闭了，斯特恩在附近的酒店弄了一间“战略中心”，最后完善方案。然而，竞赛没有多少悬念，正如韦勒所说的那样，“艾伦显然是赢家。”

这只是新视野号航行的初始。小布什政府任命的美国宇航局局长肖恩·奥基夫（Sean O'keefe）不喜欢这个探索任务，转而推动起核裂变为动力的航天器，事实上取消了冥王星探索任务。

韦勒让斯特恩去获取行星科学家对于冥王星探索任务的支持，要反映出科学界的支持声音。斯特恩在数个月里不知疲倦地进行游说。2002年7月，报告最终出炉后，冥王星探索任务在中等规模的探索任务中位居首位，领先于月球探索计划和木星探索计划。这让美国宇航局改变了主意。

斯特恩的团队开始快马加鞭地建造新视野号，一定要赶在“木星协助加速窗口期”结束之前。最终完工的新视野号上装有七种仪器，其中包括一间由大学生建造的行星际尘埃计数器和一台测量逃离冥王星大气层的粒子能量的传感器。上面还装有新奇的物品：冥王星发现人克莱德·汤博(Clyde Tombaugh)的一部分骨灰；一张冥王星图案的美国旧邮票，上面印着“未被探索”；私营太空公司维珍银河的第一家亚轨道太空飞机“太空船一号”的碎片；两枚25美分硬币，一枚来自于马里兰州参议员芭芭拉·米库斯基(Barbara Mikulski)，她在探索任务陷入低谷时给予了关键性的支持，另一枚来自于佛罗里达州的时任州长杰布·布什(Jeb Bush)，他非正式地同意了钚能源航天器的发射。

2006年1月13日，斯特恩穿了一套无尘服，佩戴上辐射计数器，来到一枚宇宙神5型运载火箭的最高点，看最后一眼。太空探测器刚刚被装上钚燃料。斯特恩摆姿势拍了张照片，随后新视野号被封闭于有效载重舱。火箭增加了额外的助推器和以前从未使用过的第三节。六天后，火箭发射上空，在30秒内就达到了超音速。新视野号离开地球的速度比以前任何航天器都要快。

新视野号飞抵冥王星之前的9年里，斯特恩突然感觉手头的时间一下子变多了，但却为时不久。2007年，美国宇航局局长迈克·格里芬（Mike Griffin）让斯特恩来一趟华盛顿，任命他领导该局掌握50亿美元经费的科学部门。他严苛地对待开普勒空间望远镜这些项目，拒绝拨付额外资金。他也试图管制宇航局耗资巨大的火星探测任务。喷气推进实验室建造的耗资25亿美元的火星探测器“好奇号”为了满足2009年的发射窗口，花费比预算超支了数亿美元。斯特恩希望让喷气推进实验室和火星探索计划承受痛苦，从而确保其他项目不会受到影响。因为他的缘故，“机遇号”和“勇气号”火星探测器面临经费断炊的难关。很快，斯特恩因此受到外界的指责，当格里芬从媒体收到信函后，他推翻了斯特恩的决定。斯特恩和格里芬的意见分歧最终导致斯特恩递上辞呈，离开了宇航局。

这次是斯特恩一生之中第二次遭受如此的失落。但他再一次恢复了元气，回到西南研究院，担任兼职员工。另外，他为维珍银河和蓝色起源等商业太空公司提供咨询服务，同时也建立了几家自己的公司，其中有些公司已经让人眼前一亮。

但是，目前斯特恩的重心全放在了冥王星上。接下来的几周内，他会住在应用物理实验室附近的一家酒店，每天凌晨四点半就起床，处理收件箱内汹涌而来的电子邮件，高峰时一天会收到500封电邮。在科学团队的会议上，斯特恩也会离开讲台，退回到角落里的桌子旁。在那儿，他会和助手一起处理电子邮件和推特、脸谱网和Space.com上的信息，同时还会盯着会议进程。

斯特恩永不停歇的一面让许多人寻思，等到冥王星探索任务结束后，他接着会做些什么。有一阵不用考虑这个问题，因为到8月时，研究团队会挑选出探索任务的下一个目标：一颗小型柯伊伯带天体。目前有两个候选天体，每个距离都在50公里左右，到2019年可以抵达。新视野号的下一个里程碑会出现在二十多年后，那时它会穿过太阳系的边沿，在那儿，来自太阳的稀薄粒子风会逐渐消失，然而新视野号上的钚能引擎会早在那时的10年前耗尽。离开太阳系后，新视野号会继续在银河系里漫游，等到太阳变成红巨星，把地球吞没的那天，它会成为一件比地球存在更久的遗物。

斯特恩的父亲伦纳德·斯特恩在儿子身上也见到了与新视野号相似的特质：“我没见到过艾伦向后退缩。他不是那样子的人。我觉得，他认为世界上存在着比他需要知道的远远更多的知识。除了他自己，没人能驱策他前进。”

[资料来源：Science][责任编辑：彦隐]