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哈勃望远镜发现天空之城

时间:2023-02-28 理论教育 版权反馈
【摘要】:希望你能喜欢我的哈勃故事。我刚从装载哈勃太空望远镜的机舱回来,进行了最后一次检查。作为NASA天体物理学部门主任,我的任务是在发射及工作部署出现重大问题时,迅速提出处理方案。发射的过程按部就班:望远镜就位,启动,与地面保持通信联络。在举世瞩目中,我们开启了哈勃的孔径,让星光入镜。随后的几个月,我的哈勃团队无异于生活在地狱之中。

希望你能喜欢我的哈勃故事。我第一次讲它,是在犹他州莫不镇参加白线地区自行车友篝火联谊会的时候。当时我没有想那么多,直到在几天后,朋友们请求我再讲一次,我才开始深入思索。我相信这个故事为接下来的内容拉开了序幕。

哈勃太空望远镜(1990年4月23日)

傍晚时分,肯尼迪航天中心。一位电视录像人员正把一条很大的缆线用胶带绑到我腿上。我刚从装载哈勃太空望远镜的机舱回来,进行了最后一次检查。当时的景象非常壮观:闪闪发光的望远镜与周围航天飞机闪亮的机舱门相互辉映。整个项目历时15年,耗资17亿美元,成千上万人为之付出了辛勤的劳动……

这一时刻终于来临了——明早,哈勃将升入太空。

我因此成为“夜线”的受访嘉宾。“夜线”是泰德·科佩尔主持的面向全国播出的一档新闻节目。我很少看电视,也从未看过这档节目。在节目播出前,制作人员让我盯着耀眼的灯光,足足有三十多分钟。我当时觉得只有那些疲惫不安或者紧张的人才是深夜电视嘉宾的合适人选。他们承诺,提问会轻松、客气,但事实并非如此。在一般性问题之后,例如NASA的预算是否应该用在一些社会项目上等,主持人问了一个关键性问题:“会顺利运行吗?”我表达了对团队充分的信任,还谈了我们如何周密的测试方案,最后信誓旦旦地保证:“会的!”

实际上,我还是心存疑虑的,但那是唯一理性的回答。假如真有任何意外情况发生,我也要让我的哈勃团队看到我的信心,以及我对他们坚定的支持——他们值得拥有这样的支持。那么,就等望远镜发射后看看会怎样吧。除此之外,别无选择。无论顺利与否,都在此一举了。

睡了几个小时之后,我回到了肯尼迪航天中心,发射控制中心里已在准备倒计时。遥望五英里之外的航天飞机,耳机里传来发射指挥官的声音。作为NASA天体物理学部门主任,我的任务是在发射及工作部署出现重大问题时,迅速提出处理方案。发射的过程按部就班:望远镜就位,启动,与地面保持通信联络。套用NASA的惯用语,一切“按计划进行”。

0.007秒角与十七亿美元

为了实现在大气层外运行,望远镜必须以0.007秒角的稳定度对准天空的某一定点,这就相当于在华盛顿特区,用激光瞄准位于纽约市的某个建筑物上一枚25美分的硬币。

20世纪80年代末,白宫决定向苏联开放太空科学领域。在第一次与苏联代表的工作会议中,我是联合主持人。当我用图表说明哈勃瞄准点的细节时,苏方代表开始窃窃私语。我问苏方主持人发生了什么,他说:“没什么,只是一个翻译问题。”我说:“请解释一下。”他回答:“你在图表上说0.007秒角为瞄准稳定度,我们认为你的意思应为7秒角,对吗?”我着实花了一点时间说服他们,我们真的已经建立了一个可以达到千分之七秒角的稳定度的系统。那些科学造诣极深的航空专家无法想象能达到如此精确的性能。

如果哈勃在技术上只达到0.07秒角的稳定度,情况会怎么样?那意味着一个彻底的失败,因为它所拍摄的影像不会比地面上最好的太空望远镜强多少。那样的话,纳税人的17亿美元就打水漂了!但在它首次公开亮相之前,我们无法确定会达到这个水准。

上帝不喜欢自大狂

在举世瞩目中,我们开启了哈勃的孔径,让星光入镜。在我们的监视器上出现了一个模糊的光点,我放心地长长舒了一口气。我们大声喊起来:“成功啦!”工程师们让我不必担心屏幕上模糊的现象,因为大家在发射望远镜时,有意让焦点偏离一点点。

哈勃看上去没什么问题,我决定去日本拜访一下同事。出发前,我去见了我的老板兰恩·费思科。他问我在我离开后是否得为我做点什么,我说:“兰恩,我们刚刚取得的也许是有史以来最伟大的科研项目的成功,白宫一定会为我们在玫瑰花园颁发奖章的。”我继续道:“你的工作就是确保是乔治·布什为我们颁奖,而不是丹·奎尔呦!”他笑了,说将尽其所能办到。回首往事,这真是狂妄自大呀。我很快就知道,上帝不喜欢狂妄之徒。

我的日本同行知道我想在纯日式酒店里会面,那里从未接待过外国人。之后,我一周都没有与总部联系。当我从成田机场飞往圣路易斯时,我想象着自己不在的这些日子里都会发生什么。

到达圣路易斯机场,我等候转机到华盛顿特区。尽管感觉还处在“清酒时间,”神还不错。我给秘书打去电话,她急切地问:“你最近有没有和费思科博士联系过?”我说:“没有。”她说:“我立刻给你接通。”我想,什么事这么重要?啊哈,一定是到玫瑰花园领取奖章的事。几秒钟后,我听到了兰恩的声音:“查理,你在哪里?”我告诉他当晚就回到华盛顿特区,他说:“那就好。”

随后他突然问道:“查理,你对球面像差了解多少?”我一边思忖他为什么问这个问题一边回答:“据我所知,这是业余人士经常犯的错误,他们有时会做出平边镜片。一个望远镜如果出现了球面像差就废了。”

兰恩接着问:“如果我告诉你我们发射的哈勃望远镜出现了球面像差,你会怎么说?”我回答道:“我会说你觉得我在日本玩得太舒服了,而你却要对付华府的官僚,因此在嫉妒我。这个笑话可真不怎么样!”

他坚持说情况属实,可我死活就是不信。最后他说:“好吧,放下电话,不要挂,你去买任何一份报纸,看看上面的头版头条,咱们再说。”我回来时,手中拿着一份《圣路易斯邮报》。他让我把头条读给他听,那份报纸标题写着:“国家灾难——已发射的哈勃镜片出现瑕疵。”“现在你怎么讲?”兰恩问我。我回答:“你们这些家伙真行,怎么把一份假报纸塞到这里来的?” 后来,我将这一时刻称为“‘否认’不是埃及的一条河”。[否认(denial)和尼罗河(The Nile)发音很相似。]

广为人知的笑柄

回到华盛顿,事实摆在眼前:一个微小却很明显的错误使成千上万人的努力化为乌有。随后的几个月,我的哈勃团队无异于生活在地狱之中。

国会听证会是很严苛的。那时候,关于储备信贷协会的丑闻刚爆出来。国会代表宁愿在电视上高调抨击NASA高管,也不愿为信贷危机做出解释。在一次听证会中,一个成员问我:“佩勒林博士,你此前告诉我们,哈勃与其他任务相比较,最先进的地方是对紫外线的观测,对吗?”“是的,没错。”我说。我以为他想问我为什么不认为镜片是受到了污染,哪怕只是一分子般大小的油污,也会在紫外线之下导致镜片变黑。我们总是担心光学污染的问题。

可是,这位代表用责难的眼神看着我说:“主席先生,证人在撒谎。每个人都知道紫外线辐射是看不见的。”我的第一个念头是想解释,我们有可以把紫外线辐射波转化成电子符号的探测仪。然而,我有了一个更好的主意,我说:“先生,人眼也无法看到X光,但你却可以在底片上看到X光的影像。”主席说:“你打乱了会议秩序,会议记录只记录到议员的话为止。”

在第一周的听证会之后,一个朋友邀请我到狼阱公园去听室外音乐会,公园位于华盛顿城外。喝过一瓶红酒,吃了一顿美餐,仰望美丽的星空,世界看上去还是那么美好。朱蒂·科林走上台对着麦克风开始演唱,但没有声音。于是她走向另外一个麦克风,说:“幸亏不是那些制造哈勃望远镜的傻瓜造的。至少,我们还有个备用的。”当时我感觉真是糟透了。我们的失败已经成为广为人知的笑柄了。

尽管我逃避夜间的电视节目,但是嘲笑还是让你无处藏身。电影《白头神探21/2》有一个酒吧里的场景:几张画挂在吧台后作为背景——摄像机刻意扫了一遍那些画——海登堡号着火、泰坦尼克号沉没,再就是哈勃太空望远镜在轨道上的印象画,和我办公室里那幅一模一样。

NASA人向来是骄傲的,但是这些侮辱深深伤到了他们。哈勃飞行系统经理,才智过人的道格·布鲁姆,把这次失败归疚于自己,他突然间患上了癌症,几个月后去世了。他曾经是一个伟大的人,获得过两枚NASA颁发的杰出领导勋章,一枚是因为他为阿波罗号所做的工作,另外一枚则是因为哈勃(当然是在出现瑕疵镜片之前)。

我的老板兰恩从“挑战者号”失败中学到的一个教训就是,在别人给我们安排事故调查委员会之前,自己先组建一个。兰恩迅速任命备受尊重的NASA喷射推进实验室主任艾伦将军组织专家,查找问题究竟出在哪里。兰恩任命我为委员会的联络人,因为我无论与政界打交道,还是在了解望远镜的技术方面都是最佳人选;另外,我在1982年加入这个部门,而镜片是承包商在1977年生产的,所以我应该和瑕疵镜片没有关系。果真没关系吗?

承包商为什么不报告?

委员会一次次开会,可是调查进展缓慢。后来,有一位专家计算出如果零矫正器在矫正中出现偏差(几公分的偏差),就会出现难以想象的巨大错误,这个装置就在承包商工厂的贮藏室里。他们测量了那个矫正器,证明了专家的计算。当时我心里想,好极了,我可以回到我的部门,再度正常工作了。

然而,艾伦将军并没有停止他的调查。他发现,在许许多多的测试中,都有迹象表明镜片有瑕疵。他不明白这些精明的技术人员为什么没有紧紧抓住这些迹象把问题搞清楚?最终他弄明白了,是因为预算和工期的压力逼迫他们拼命地赶进度。

紧接着,他思考为什么NASA的科学家和工程人员没有注意到这些问题。委员会最后得出了恼人的发现:承包商从来没有向NASA报告这些问题。现在,事故调查委员会的质疑是——他们为什么不报告?

事故调查委员会最终如此上报国会:17亿美元的望远镜出现瑕疵是因为领导失职。艾伦将军在报告中指出,承包商与NASA管理者之间的敌对情绪,导致他们在出现技术问题时,不愿通知NASA,因为他们厌倦了指责。这一发现着实让我震惊不已。

在那段时间里,NASA、国会或者管理层,没有人想谈论哈勃以及哈勃的修复计划,他们只想让事情尽快了结。命运把我推到这样一个位置上:我成了唯一有足够动力和能力承担修复任务的人。

零矫正器的错误意味着我们的镜片虽有规格错误,但确实近乎完美。全世界的科学家迅速设计出各种修复出错像差的方案。我和我的预算分析师只花了几个小时,通过延后或者削减一些部门的预算,立刻就筹集到了6000万美元的经费。我请求NASA那些最棒的,也是最聪明的人加入进来,共同修复哈勃,他们都同意了。于是,在太空中修复哈勃的任务就这样开始了。

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