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商品簡介

作者簡介

名人/編輯推薦

目次

書摘/試閱

真的有火星人?人類將來能移民火星?

五十年來,人類不斷探索地球的兄弟:火星!

火星是距離地球最近的行星,也是太陽系中最近似地球的天體之一。火星有類似地球的四季交替,自轉周期也相似於地球,但火星有生命存在嗎?這就是好奇號漫遊車的神聖任務。

這趟航行三‧五億英里,是人類走得最遠也最近的宇宙探索,好奇號若在火星找到微生物,將改寫人類的宇宙觀!

本書作者是地球化學家,也是「好奇號」化學相機的首席研究員,多次參與美國航太總署機器人計畫,將精密儀器送入太空,開啟令人驚嘆的火星之旅。透過本書,他寫出二十五年來機器人太空探索的時代故事,從早期探測任務到現在機器人儀器的精密研究,也寫出龐大預算與任務成功與否的實際問題,而這也激發人類更多的創造力。

從「起源號」到「好奇號」,作者生動描繪這些機器人研發、設計、發射、漫遊到順利著陸,展開火星探測的精采故事。

羅傑‧溫斯(Roger Wiens)

火星漫遊車好奇號的化學相機(ChemCam)首席研究員,也是洛斯阿拉莫斯國家實驗室(LANL)的科學家,他曾在加州理工學院和加州大學,負責建立美國航太總署起源號任務的三種儀器,目前居住在新墨西哥的洛斯阿拉莫斯。

譯者簡介
蔡承志

政治大學心理學研究所碩士,全職科普書籍專業譯者,譯作包括《社會組也學得好的數學十堂課》、《大腦比天空更遼闊》、《掉在地上的餅乾還能吃嗎?有關細菌、病毒和黴菌的必要知識與常識》、《大氣:萬物的起源》、《重返人類演化現場》、《史上最美的十項科學實驗》、《食物與廚藝II:蔬、果、香料、穀物》、《食物與廚藝III:麵食、醬料、甜點、飲料》、《時空旅行的夢想家:史蒂芬‧霍金》。

探索頻道雜誌總編輯 陳豫弘
中研院天文及天文物理研究所研究副技師 曾耀寰
PanSci泛科學總編輯 鄭國威
《華盛頓郵報》(Washington Post)
《出版人週刊》(Publishers Weekly)
《克科斯書評》(Kirkus Reviews)
《BBC夜空》(BBC Sky at Night)雜誌
《美國科學人》(Scientific American)雜誌
《書單》(Booklist)期刊
一致推薦

緒論 

第一篇:起源號 
第一章:從明尼蘇達到月球 
第二章:時代的曙光 
第三章:任務甄選 
第四章:打造起源號 
第五章:超越月球凱旋歸來 
第六章:重擊 
第七章:敗部復活 

第二篇:前進火星 
第八章:雷射和漫遊車 
第九章:失火了! 
第十章:探訪火星,平安返回……功虧一簣 
第十一章:法國人脈 
第十二章:拿到船票上火星 
第十三章:新儀器攻防戰 
第十四章:取消任務 
第十五章:堅持到底 
第十六章:漫遊車的馬達 
第十七章:完成化學相機 
第十八章:登上漫遊車 

第三篇:好奇號 
第十九章:萬事齊備 
第二十章:落腳火星何方? 
第二十一章:重回卡納維爾角 
第二十二章:恐怖七分鐘 
第二十三章:登上火星 

後記 
致謝 

一九九○年一月。那是南加州一個寒冷的下雨天,我從住了兩年的聖地牙哥住家啟程,開車前往加州理工學院應徵工作。那條高速公路讓我神經緊張。在那之前,這輩子我只有一、兩次在那麼繁忙的高速公路上開車。開進帕薩迪納的路途上,我心中一邊回想起自己在明尼蘇達州西部度過的童年時光。我想到一位同學對那所學校的看法,他說,在加州理工學院,所有人都是天才。那時我還曾經尋思,進入那種地方,身邊都是世界上最聰明的人,不知道會是什麼光景。現在我就要得知真相了。
我把車子停好,找到那棟建築,走上一組石磚階梯,頂上是妝點地質學館西班牙式建築的松綠色穹頂,我走進挑高的昏暗門廳,伸手敲第一道門。一位矮小、圓臉,頭頂漸禿的教授前來應門,把我引進室內。我不由得注意到,門口附近擺了一台一九八○年代早期的TRS-80個人電腦,那是極早期的型號,早已超過正常使用壽限。室內四周其他空間列置一座座書架,上面堆滿書本和一落落論文。
地球化學教授唐.伯內特(Don Burnett)在我對面坐下,他微微點頭,擺出我後來熟見的姿勢,接著就說,「嗯,基本上,這個工作可以給你。」
「那我接受了,」我回答。這大概是有史以來最短的求職面談。
那次討論的工作,涉及一種太空新實驗的可行性研究,也是我之前從來沒有做過的事情。伯內特的構想是收集太陽粒子帶回地球,期能更深入認識太陽的組成。當時已知太陽會穩定向外發送一種原子流,這種現象最早在一九六○年代早期已經觀測得知。要想製造儀器來偵測其豐度、速度,和其他幾種性質還比較容易,然而談到測定其組成,那就是出了名的困難。伯內特認為,把儀器裝上航空器,上太空分析那些原子並不妥當,這項工作得靠一趟取樣返回任務才行。
早幾年我就見過伯內特,當時我們也討論往後是否有可能合作。不過,取得博士學位時,我根本不認為自己應該投身太空探索,況且對於伯內特的專案能有什麼前景也不表樂觀,所以當時就決定接受另一個職位。但現在工作戛然而止,除了找伯內特請教之外,自己也毫無頭緒。我們大概花了兩個小時,討論眼前的事項。伯內特在阿波羅系列任務期間,曾經領導一項月面實驗,不過就像我一樣,他對自動化太空船也毫無經驗。我們必須一塊兒學習。
我開著我的雪佛蘭Nova車回聖地牙哥,在繁忙車陣當中緩慢前行,我一邊沉思,怎麼到頭來自己竟然踏上這一步。我對太空探索向來有很強烈的興趣,小時候我也曾經夢想,有一天要當發明家。不過那只是夢想,畢竟我是在明尼蘇達西部一處門諾教派務農社區長大的。出身那種地方,我完全不相信自己的童年夢想(火箭和太空探索等想法),有可能成真。
我和哥哥都在太空時代出生,約略就是蘇聯旅伴號(Sputnik)和水星計畫的時期。我比道格小兩歲,不管什麼事情都一起做。我們和同社區的其他男孩子有點不同。在我們看來,一九六○年代晚期,完全就是火箭和天文學的時代。我們在本地圖書館讀了《少年生活》(Boys’ Life)雜誌的一篇廣告,隨後兩人就開始建造模型火箭。爸媽讓我們訂購入門套件包,三年級時,我就體驗到第一次發射火箭的滋味。儘管降落傘掛到樹上,我依然從此愛上一切能夠飛上青天的東西。接下來五年,我們發展出一個小小的火箭軍火庫藏:包含一節、兩節和三節型號,還有種種複製品,包括探空火箭、彈道飛彈和太空人使用的運載工具。我們的藏品包括好些叫得出名號的模型,好比探空蜂(Aerobee)、復仇者(Avenger)、阿爾法(Alpha)、遠側(Farside)、天勾(Sky Hook)、火星窺探者(Mars Snooper)以及切羅基(Cherokee);一款首次推送一位美國人上太空的水星紅石號(Mercury Redstone);還有一款粗大醜陋的模型,叫做「大貝爾塔」(Big Bertha)。
家中廚房一張表面有佛麥卡(Formica)紅色貼面的老舊餐桌成為我們的工作台。火箭套件相當容易組裝:從細薄的巴沙輕木裁下翅翼,用膠水黏上主體,接著再幾個步驟就可以完成。不過,我們的品管工程師道格卻堅持,每片翅翼至少都得敷上七層塗封料,而且每層分別使用愈來愈細的砂紙磨光,而且事前還必須把翅翼前沿細密打磨出最符合空氣動力學的造型。再者,我們的翅翼還不只是簡單黏上去而已;我們還用上多層膠水塗敷,這樣一來,主體和翅翼之間的轉換部位,才會顯得相當平順、牢靠。彩繪規劃也經過仔細斟酌,費心取得花紋圖樣並貼置妥當。我們還用刮鬍刀片小心翼翼切割彩色膠帶,裁出纖細的線條。
升級到更高檔模型之後,我們終究失去其中幾件,特別是兩節和三節型號,因為它們飛到視線範圍之外。解決的做法是組裝一件無線電信標(beacon)元件。信標內含一顆細小電池,還有幾個無線電零件,全都銲接固定在一個細小的電路板上。啟動之後,那個裝置就會向我們的無線對講機發送無線電脈衝。
我們的火箭技術活動包含許多類別。我們把這種嗜好和攝影結合,參加模型公司舉辦的比賽贏得獎項。我們製造一台照相機,安上一枚模型火箭,升空拍攝街坊城鎮的航空照片,再把地下室湊合當成暗房,在裡面沖洗底片用來參賽。
有一次我們把爆裂物發射升空。看著街坊夜空高處爆出一陣煙火,還發現浸泡汽油的衛生紙會一邊燃燒一邊飄得很遠。
我們的嗜好無疑是受了航太總署阿波羅計畫的激勵,誠如一九六一年甘迺迪總統在國會兩院聯席會上演說所述,當時他清楚闡釋了計畫目標是要在一九六○年代結束之前送人上月球。從我們家裡擁有一台電視機之後,道格和我就忠實地觀看每位太空人升空。有一次我的記憶還特別深刻,那是在聖誕節發射的阿波羅八號──前進月球的第一趟任務。
阿波羅八號在一九六八年十二月二十一日升空,這是美國將近兩年來的第一次載人飛行。一九六七年一次發射預演時發生一次火災,組員喪生,計畫頓挫並延宕數月,系統都經檢討並重新設計。那時大家都害怕蘇聯會趁這個空檔大幅超前。航太總署在一九六八年十月完成一趟阿波羅指揮艙(阿波羅七號)地球繞軌測試飛行,隨後就採取一項非常大膽的行動,期能補回落後的時間。他們宣布不再進一步做地球軌道飛行測試,接下來就要派遣阿波羅八號直接前往月球,也開創了第一次使用農神五號龐大運載火箭的載人飛行記錄。這趟任務說不定可以讓美國一躍超前,搶先飛往月球。
我們這群在小鎮長大的男孩子,只隱約察覺一九六○年代出了幾起騷動事件,不過我們知道,有個限制自由的集權國家,試圖證明他們比容許人民享有眾多自由的國家還更優越,也明白這次升空會在太空競賽扮演關鍵環節。這有可能讓美國穩穩領先,不過基於其風險本質,也非常有可能落得災難下場。先前發射進入行星際空間的無人探測器,許多都偏離軌道以失敗告終;載人太空飛行得冒十足的風險。
升空恰好排在聖誕假期第一天早上。道格和我都非常興奮,說什麼都不肯錯過這次發射。至少我們是這樣想。
十二月二十一日早上,我料想哥哥會及時叫我起床,觀賞農神五號從發射台轟隆升空飛往月球的歷史性畫面。七百萬磅推力,抬起重六百萬磅,高三十層樓的龐大火箭!結果我醒過來時,陽光卻已經灑進窗戶,道格也不在床上,而且臥房還瀰漫一股古怪惡臭。我跑到樓上。電視沒有開,而且也早過了發射時間。道格完全不見蹤影。這時媽媽看到我。
「道格必須住院,親愛的,我們希望他沒事,」媽媽告訴我,設法讓我安心。我的哥哥在晚上吐血,他意識半失,趴著爬到樓上,前往爸媽的臥房。爸爸是我們這個小鎮的醫師,他趕忙送哥哥到醫院。
結果發現那是胃腸潰瘍,不過那時候我卻很肯定,我哥哥就要死了。以我們的親密程度,這場慘禍徹底顛覆了我的世界。往後幾天我都在家裡漫無目的四處徘徊,多半時候都惦念著我的哥哥,只偶爾想起那批飛往月球的太空人。更糟糕的是,第二天還刮起一場暴風雪,席捲我們座落大草原中的這處小鎮。雪花堆了好幾英尺深,鄰近道路很快全都封閉。新的恐懼糾結在我心中──深恐道格困在醫院,而且那裡沒有醫師。不過就在入夜之前,一輛大型鏟雪車停在我們家前面,引擎轟鳴,燈光閃爍。做鏟雪業的古森(Goosen)先生來接送我爸爸前往醫院。爸爸在那個風雪肆虐的夜晚陪伴我哥哥。
隨著太空人繼續他們的行程,我們的小鎮也逐漸擺脫風雪,恢復原狀,同時我哥哥的身體也慢慢康復。最後,我這輩子最長的三天過去了,就在太空人繞行月球的同一天,我們迎接道格出院回家。那天晚上,當登月艙繞月運行,所有聯播網全都放送聖誕夜特別節目:那是歷來第一次從月球軌道播送的節目。拆了聖誕節禮物(包括一件玩具火箭)之後,我們全家擠在廚房那台黑白電視機前面。道格裹著毯子,所有人都專注觀看。新聞主播沃爾特.克朗凱(Walter Cronkite)介紹之後,畫面從二十五萬英里之外的太空人那邊傳來。
「歡迎來到月球,休士頓……這是阿波羅八號,從月球為您實況轉播。」接著太空人威廉.安德斯(William Anders)、詹姆斯.洛弗爾(James Lovell)和弗蘭克.博爾曼(Frank Borman)便放映從他們底下將近六十英里處掠過的月面景觀並旁白介紹。他們一邊說明,也一邊就那種獨一無二的眼界,分享他們的心得。最後,當太陽開始落入地平線下消失不見,節目也即將收播之際,安德斯誦讀了一段《聖經》經文,創世紀開卷十節,並以「神看著是好的」收尾,接著他向大家道別:「來自阿波羅八號的組員,最後我們要說晚安,祝各位幸福,聖誕快樂,願上帝祝福你們所有人,祝福美好地球上的所有人。」安德斯講完時,阿波羅八號也消失在月球陰影背後的暗空之中。
那確實是一次難忘的聖誕節。

除了火箭技術之外,道格和我也迷上天文學。我們起初是使用一台店裡買的小型望遠鏡來觀測天象,那時我讀四年級,接著我們很快就開始夢想,假使我們擁有比較大的望遠鏡,不知道能夠見到什麼景象。我們該怎樣得到那種東西?我們的夢幻望遠鏡得花好幾千美元,那筆費用完全超出我們的能力範圍。所幸我們一起跑一條送報路線,而且每年夏天還可以到祖父的農場打工。所以我們想出點子,打算一有錢就分次零買望遠鏡的不同組件。我們花不到一百美元就能買到六吋拋物面反射鏡,況且還有省錢的做法,我們不把反射鏡和接目鏡裝進鏡筒,而是安置在一塊長板上。鏡筒可以往後再買。
我們把完成製作望遠鏡視為當務之急,因為在那個夏天稍後,火星就會來到很接近的位置。每隔二十七個月,地球和火星都會繞日運行來到彼此搭疊的位置,兩顆行星錯身而過之時,火星盤面就會比其他時期都大上許多倍,也亮了好幾倍。我們可不想錯失這個良機!
一個世紀之前,歐洲的喬凡尼.斯基亞帕雷利(Giovanni Schiaparelli),還有後來美國的帕西瓦爾.羅威爾(Percival Lowell),宣稱自己用望遠鏡觀測火星,結果發現上面有運河──外星生命的跡象。隨著更大型望遠鏡改善了火星表面視野,渠道觀察結果也不再為人採信。接著在一九六○年代,太空船幾度飛掠火星,也看不到運河的蛛絲馬跡。不過這類主張卻點燃了民眾對於這顆紅色行星的興趣。到了一九七一年,航太總署正在規劃第一艘軌道飛行器:水手九號。不過道格和我則是竭盡全力希望親眼觀看火星。
反射鏡、接目鏡和鏡座都訂購了,爸爸簽了支票墊款,我們拿送報收入現款償付給他。我們前往木料場,買下足夠建造望遠鏡主體的膠合板。我們還買一根籬笆柱子,安裝在我們家後面一處陰暗的地點。使用望遠鏡時,我們得把它搬到戶外,安置在那根柱子上。搬運那台笨重的望遠鏡到戶外,肯定得動用兩個男孩子才行。
我們的工作有了回報,就在火星逐漸逼近地球,來到約三千五百萬英里近處,同時我們也見到細膩的火星景象。早期羅威爾、斯基亞帕雷利,和其他火星觀測者見識到的明暗特徵,我們大體都能分辨出。我們最喜愛的特徵之一是大瑟提斯(Syrtis Major),那是一片暗色的象形圖案區域,地勢朝較低一端傾斜收窄。有些晚上,當大氣出現擾動,那顆行星的表面看來就像水沸翻騰。遇上這種情況,大瑟提斯的較低端點,看來就像和下方的地物連接在一起,也彷若出現一條線,我可以想像,羅威爾如何設想條條運河遍布浩瀚的火星沙漠。日子一天天、一週週過去,火星冬季來臨,我們能見到一處極帽範圍擴大。我們買了一本寫生簿,用來記錄我們眼中的火星,也把觀測日期註記下來。當時我根本不知道,有一天我的儀器竟然能夠來到望遠鏡中那顆看來那麼遙遠的帶紅色星球,還搭乘載具前來探索這些特徵。
同一年稍後,當那顆紅色行星和地球漸行漸遠,黯淡下來,我們的天文學興趣,也隨之擴充到其他方面。我們得知美國變星觀測者協會(American Association of Variable Star Observers,從事天文觀測來協助專業人士的業餘天文同好團體)希望了解會周期改變亮度的變星並做分類。那個組織始終沒有問我們幾歲,所以我們就成為經常投遞成果的常客,我們繪製圖表、提交資料,報告我們最愛的幾顆星體的詭譎變化,兼及北冕座R(R Coronae Borealis)、獅子座R(R Leonis)和大熊座Z(Z Ursa Majoris)等。我們還逐漸熟悉聚星系統、氣體雲、行星狀星雲、星團、鄰近星系和流星雨。夜空隱藏了許多奇妙的祕密。
隨著道格和我逐漸長大,我們的生活也多了些活動:美式足球、雜貨店打工,還有上高中。同樣地,登月劃下了終點,太空計畫也隱沒到國家大事的幕後。當然,航太總署並沒有消失,不過預算卻縮減到低於一九六○年代的三分之一水平。不再有太空人冒險犯難,離開地球到那麼遙遠的地方,太空探索也大半轉由自動化任務負責。
甚至在一九七三年,當最後一名登月太空人漫遊月面之時,航太總署已經在規劃一項大膽的自動化前進火星任務。維京號計畫包括兩艘一模一樣的太空船,各自搭載一台軌道器和一台著陸器。嚴格來講,蘇聯已經在一九七一年擊敗美國,搶先登陸火星表面,當時火星三號在強烈沙塵暴中成功著陸,不過只存活十四秒鐘,接著就歸於沉寂。那是蘇聯或俄羅斯最後一次從火星表面傳出訊息。
美國維京計畫的構想是打算由軌道器全盤測繪火星地貌,接著派兩台著陸器分別著陸,搜尋生命並更深入了解周遭環境。軌道器也必須協助下降載具確認著陸位置。兩台重約半英噸的著陸器,各在母船抵達火星一個月過後奉派降到表面,最後兩台都成功著陸。著陸器存活達六年,提供的資訊包括一柄鏟子所及範圍的火星岩石和土壤的組成,以及火星大氣的組成和季節變化。維京任務最著名的是它的生命探測實驗。這當中有一項偵測到土壤經潤濕之後釋出的氧氣,這就生命而言可以視為陽性結果。然而,由於其他生命探測實驗並沒有得出陽性反應,這項結果大體都不為人採信。出現氧氣是由於土壤中含有一種過氯酸鹽,這種物質在二○○八年由鳳凰號(Phoenix)著陸器找到了。
不幸的是,維京著陸成功並沒有掙來新的火星任務獎賞。事隔二十年,火星才再有太空船從地球來訪。
結果讓我非常驚奇,我竟然有機會在研究所階段研究火星,儘管那並不是太空任務的環節。進入明尼蘇達大學就讀之前那個暑期,我在那所學校的羅勃特.丕平(Robert Pepin)研究實驗室找到一份工作。丕平是物理和天文學院的教授,專研月岩和隕石,這些隕石在我們看來都是古代小行星的樣本。這種「隕星」經實驗室定年結果顯示,它們的年齡只略比太陽系年輕一些,這個落差也就是那批小行星冷卻下來,火山活動止息之前,必須經歷的相當短暫時期。
丕平的研究最讓我感到興趣的一點是,裡面有一批隕石的定年結果並沒有回溯到太陽系開端。事實上,從它們相當年輕這點推知,其發源地肯定在行星成形許久之後仍有頻繁地質活動。把合乎條件的地方列出來,清單裡面也包括火星。不過當年的理論學家向我們擔保,火星要射出物質必須有強大的衝擊波,沒有岩石能熬過那種處境。他們對一種見解嗤之以鼻,完全不相信隕石或許出自火星,只因為受了敲鑿才脫離表面,接著還機緣湊巧飛越太空,最後才落腳地球。
後來詹森太空中心(Johnson Space Center)一位研究員在試行為岩石定年之時,發現了點點氣穴困陷在隕石裡面。氣體比例和維京的火星大氣測量結果相符。很有趣的證據,卻仍不足以證明隕石就是來自火星。真正的線索藏在氮氣裡面,也就是丕平博士的隕石實驗室,才剛學會如何以微量樣本來做研究的氣體。我修讀研究所課程頭一年期間,丕平實驗室的另一位研究員分析了推想來自火星的岩石樣本。結果明確得令人稱奇──岩石分明就是來自火星──卻也留下許多疑點。那些岩石怎麼能熬過被轟出火星的噴發事件?氣體怎麼會困陷在岩石裡面?
地球出現火星岩石,攫住了全國媒體的想像力。就我本人而言,想到能研究那些岩石就令人興奮。我寫了一篇計畫書,得到獎助研究岩石。我們投入往後數年分析更多火星氣體,在這期間也發現有關那顆紅色行星歷史事件的嶄新洞見。我的研究部份在詹森太空中心進行,因此我有時候也會到那裡,有一次在那裡還得以親手握著這種特殊的隕石。我熱愛這項工作,不過那時我依然假定,火星對我而言,不過是短暫的風潮。
因此短短幾年之後的事情發展,才會讓我那麼感到驚訝,幾乎純屬無心插柳,到頭來我竟然來到加州理工學院,從事一項有可能轉變為太空任務的工作。當然,那不是火星任務,不過在那時候看來也夠接近了。
(本文摘自第一章)

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