NASA 9大太空任務：一窺宇宙最真實探索實錄

一路熱鬧上太空

人類太空飛行當然是十分引人注目──而且也始終是我的報導生涯中很重要的環節──關於不載人的機器人太空船，也始終是我心之所向。這種機器是我們探訪宇宙的使者，代理我們飛往人類還無緣前往的遙遠地方。從小到大我不斷聽說水手號（Mariner）、維京號（Viking）和航海家號（Voyager）這樣的太空船大膽執行一些最早期的深太空任務，並開創劃時代發現，改變了我們對太陽系的看法。它們帶我們認識先前只能夢想，還有藝術家只能想像的世界。
如今我們每天都能從駐紮在其他行星、矮行星、小行星、彗星和月球等宇宙鄰里天體的太空船，直接接收震撼人心的影像。不論運作要件為何，機器人太空船已經在科學和探測的名義下，前往我們太陽系各處地點，執行了飛掠、繞軌、軟著陸、衝撞和漫遊等作業。我們還把一些大型望遠鏡射上了太空，把它們高高安置在地球朦朧大氣上方，清晰呈現星辰和遙遠星系的影像，甚至還包括與我們這裡完全不同的其他太陽系。這些任務向我們顯示，我們這處宇宙，是多麼奇妙和令人屏息。
儘管這些探測宇宙的無人太空船，實際上都只是以金屬和電路製成的機器，當中依然包含了一種人類元素。人類希望認識天空，解答相關問題的渴求，也因此我們才設計、打造太空船。人類秉持聰明才智，計算出彈道軌跡和星曆表（關於行星天體和太空船在特定時點的精確位置之計算結果）來引導太空船運行跨越行星際距離。喜好追根究柢的人類心智分析資料，歸出結論並成就發現。就連我們這群非火箭科學家的人類，也都震懾沉迷於美不勝收的太空影像，驚詫嘆服於來自遙遠地方的美妙新發現。這些機器讓我們得以在舒適的母行星，安然探索宇宙。
不過，把機器人太空船送上太空執行任務，可不是件容易的事情。
按照一般歷程，天文學家和行星科學家有可能投入多年，辛勤鑽研本行專業，接著發展到了某個時點，一道未解問題或深奧謎團便激發一項觀點，催生出一款儀器，或甚至一艘塞進了許多儀器的滿載太空船，來研究那項謎團。初步任務概念和概要輪廓，都與潛在協同研究單位一起勾勒成形。
接著科學家就必須等待時機，期盼美國航空太空總署、歐洲太空總署（European Space Agency, ESA）、日本宇宙航空研究開發機構（JAXA）或印度太空研究組織（ISRO）等太空機構發布所謂的「機會公告」（Announcement of Opportunity, AO），來徵求太空任務企劃案。不過太空機構通常只徵求某特定任務類型，所以倘若科學家想執行的任務，不隸屬這項AO的內容範圍（沒錯，太空探測界到處都是縮略用詞），他們就必須再多等一陣子，靜候良機出現。
最後，當合宜展望出現眼前，科學家便組織一支團隊，撰寫企劃案。科學家通常都必須投遞好幾份企劃案，來宣揚他們的構想，期盼他們的任務能通過好幾輪專家審核，雀屏中選。到最後只有極少數非常幸運的人士終於贏得太空機構贊助。接著他們就必須開心地（甚至瘋狂地）動員，安排打造儀器和太空船，而且一般都必須經過好幾次改動修正。發射載具（火箭）也需要先期安排並確保期程。喔，還有，該國國會仍有可能決定裁減太空機構預算，於是原本認定已經核准的任務，就有可能遭擱置或乾脆整個取消。
這整個過程有可能費時數年，甚至幾十年。而且也不保證一切事項（火箭、儀器、太空船本身）都將一如要求，完美發揮功能，擔保任務成功。
不過回溯2010年2月間那天，那群科學家歷經多年投入規劃和辛勤工作，終於達到了完美高峰。太陽動力學天文台（Solar Dynamics Observatory，稍後各位就會讀到箇中詳情）太空船成功發射，劃下任務操作的壯麗起點。
得以親睹任務科學團隊臉上展現的興奮和喜悅，是我永生難忘的寶貴經歷。為《今日宇宙》撰稿這幾年來，我有幸「隨船」跟著這些任務上太空：我得以密切關注這些任務，分析發現，並結識部分相關出色人士。我還有幸與公眾分享這些任務的驚奇故事，還有促成這些任務──構思任務，建造太空船，還有鑽研資料，以及負責照料我們的機器人特使前進深入宇宙──的科學家和工程師的故事。
這些機器以及它們背後那群人的傳奇故事令人嘆服，充滿精采情節，以及種種彎曲轉折。就如許多太空科學家所述，他們始終不知道自己會發現什麼，而且他們都學到了該事先料想始料未及之事。
本書只針對21世紀早期幾項機器人太空任務，勾勒執行經歷的瞬間寫照。太空任務有開始有結束，有些延續數年，甚至數十年；另有些則只執行幾個月。不過就所有人類冒險故事來看，一段故事的結束，也就象徵另一段故事的開始。探險故事延續不絕，相互連貫。
除了這裡細述的情節之外，還有許多奇妙的機器人太空任務持續進行，我鼓勵各位著手探尋，深入了解那些任務。本書最後一章介紹了好幾項即將投入的新任務。
今天，伴隨這些任務啟程探究宇宙，已經不再是記者的專利，幾乎所有人都能夠辦到。線上存取以及社群媒體連接，讓一般大眾有辦法參與這些事件、向美國航太總署以及其他太空機構提問、觀賞影像並得知種種發現，有時還能在事發當下即時進行。
此外，隨著民間科學計畫逐步推展，就連一般人都不只可以伴隨，還能真正成就其他事項；如今所有人都能實際對科學進程做出貢獻。還有什麼事情比發現隱匿星系、新的超新星、先前未見的月面環形山或火星撞擊坑，甚至於環繞另一顆恆星的新行星還更令人振奮？如今已經有尋常百姓發現了這類天體，而且還有更多等著被人發現。
陪我們一起上太空吧……

第一章　破解冥王星之祕：新視野號
聽說這是辦不到的事
秉持艾倫‧斯特恩（Alan Stern）的典型風格，他在兩場會議之間，在駕車路途上，騰出時間打了通電話，還回家逗留了一會兒。由於藍牙連線藝術家概念圖像，描繪出新視野號以及它和冥王星與其所屬衛星冥衛一（Charon，音譯「凱倫」）接觸時的景象。
微弱，斯特恩的聲音在背景雜音和交通喧鬧聲下，只勉強可聞，接著是車門和房門砰的關閉聲，手提箱和抽屜開闔聲。在此同時，他仍不斷談論他的太空船如何前往太陽系偏遠角落，研究遙遠的冥王星和所屬衛星群，又如何在2015年7月，完成那趟不可置信，簡直無從想像的成功任務。
「我們辦到了，」斯特恩乾淨俐落，毫不囉唆地述說他現在是如何回應那些表示新視野號（New Horizons）太空船絕對無法趕上時限，質疑他能在預算範圍內完成使命的人士。「其他我們完全不必多說。」
斯特恩是新視野號任務的首席研究員──也是主要的倡言創始人──他從1980 年代晚期開始，就不斷宣揚推動一趟冥王星太空任務。
「頭十年，我們根本毫無進展，」他說明。其他冥王星任務企劃逐一提出，然而要嘛都被取消了，不然就是沒有受到認真考量。挫敗之餘，斯特恩開始遊說其他科學家，甚至找上了國會議員，最後冥王星太空任務終於被列入美國國家科學院（National Academy of Sciences）2000年代頭十年期間的最優先要務。
新視野號的冥王星太空任務初步在2001年獲准核可，然而到了2002年，航太總署基於預算理由，似乎打算把那項任務打入冷宮。所幸「行星學會」（The Planetary Society）等太空倡言團體紛紛向國會遊說，還發動兒童寫信請願，呼籲讓該任務存續。看來小孩子總是對冠上卡通角色名稱的行星迷戀不已，然而冥王星的英文名Pluto（布魯托，狗名），其實是引自羅馬神祇陰間主宰的名字。
計策生效，冥王星太空任務重新啟動。不過依然有人繼續唱反調。
「當新視野號在2001年獲選，有人告訴我們：『你贏了，不過你也輸了。』」斯特恩回顧表示。「他們說，沒有人能以這個價格打造一項任務，成本才相當於1970年代航海家號任務的五分之一。沒有人曾經在這樣的時間範圍內打造出一項外行星任務，才短短4年。然後那還是一趟為期10年的冥王星飛行任務，而你又只有一艘太空船，所以失敗機率相當高。這實在是沒有辦法可靠完成的使命。」
不過斯特恩辯稱，新視野號團隊下定決心，實現目標。「他們成功完成沒幾個人賞識認可的事情。這歸功於全國各地2,500人致力奉獻，全天候努力工作，加上夜晚和週末不眠不休，接連持續十五年，才讓這個夢想成真。這是可以寫進歷史的故事。」
夢想是要派一艘太空船前往探測冥王星和它的衛星群。「探測總是能開啟我們的雙眼，」斯特恩在2005年時這樣告訴我，再過短短幾個月，新視野號就要發射升空。「前幾次任務在火星上找到河谷，或者在木衛一（Io，音譯「埃歐」）上找到火山，或者在土衛六（Titan，音譯「泰坦」）上找到湖泊，全都是始料未及。我覺得我們在冥王星和冥衛一上會有什麼發現？我認為我們會發現美妙的事物，而且我們預料會有意外發現。」
斯特恩的預測──還有他的夢想──成真了。

新視野號
新視野號是有史以來最快的太空船，它使用添了額外助推器的加強版擎天神5號運載火箭來發射。
「我們竭盡全力打造出最小堪用太空船，五臟六腑一應俱全：動力、通訊、電腦、科學儀器，以及所有系統的備援，接著把它擺上最大型發射載具，」斯特恩說明。「這個組合讓我們在深太空達到勇猛高速。」
這艘小型平台鋼琴般大小的太空船，從地球以每小時約58,000公里高速遠離，在它飛往冥王星的48億公里航程，平均每天約航行1,609,344公里。不過以那種熾烈速度，要想減速進入軌道繞行冥王星是不可能辦到的。因此，第一次冥王星勘查作業，只能是一趟飛掠任務，大致就彷彿回歸早期太空任務的做法，好比1960、70和80年代最早飛掠火星、木星、土星、天王星和海王星的水手號和航海家號系列任務。
新視野號在2006年1月16日發射，才花9個小時就竄過月球軌道。那同一趟航程，當初阿波羅太空人就花了3天。接著新視野號在短短13個月內，就完成前往木星的8億公里航程──比先前七次木星飛航任務都更快──隨後在2007年2月間，太空船迴轉繞過那顆巨行星，從事科學研究，還有最重要的是取得重力助推，把新視野號加速至每小時83,600公里。
儘管達到這個速度，新視野號依然花了將近9年半，才跨越浩瀚太陽系，來到冥王星附近天域。實際任務預計在抵達號稱「最近會遇點」（closest approach）的位置之前約5個月就開始，於是新視野號靠近、飛掠，接著回頭檢視冥王星系統時，總計會有6個月長的勘查期，最近會遇點則落在2015年7月14日。
由於新視野號的旅程會帶它前往和太陽相隔十分遙遠的地方，太陽能板陣列並不能提供充沛電力。於是它改採一種放射性同位素熱電機（radioisotope thermoelectric generator, RTG），藉非武器級鈽238 自然衰變來產生熱量，用來轉化成電力。所生熱量也能為太空船的電子設備和其他組件保暖，以免在深太空冰冷環境下凍結。
探訪冥王星之後，新視野號繼續前進探勘古柏帶（Kuiper Belt），那是位於海王星軌道外側的一片天域，和太陽約相隔地日距離的30到50倍，或相當於45億到74億公里之外，而那裡也正是冥王星所在位置。這處天體帶和見於火星與木星軌道之間的小行星帶相仿；不過古柏帶部分星體所含冰質往往超過岩質。這裡就是短週期冰凍彗星（如哈雷彗星）的發源地。
太空船搭載了一批功能強大的酬載，包括成像器、光譜儀和其他科學儀器，可用來測繪冥王星和冥衛一的表面地貌，研究它們的組成，並分析兩星體周圍可能存有的大氣。
發射時，新視野號還頂著「前往最後一顆行星的第一趟任務」頭銜。然而短短七個月之後，這個稱號就改變了。