在人类前往外星海洋的不可思议旅程中,认识幕后无名英雄

一本新书的作者揭示了美国宇航局正在开发的“欧罗巴快帆”任务背后不为人知的人类历史

An artist's concept of NASA's Europa Clipper mission at Jupiter.

美国宇航局“欧罗巴快帆”任务在木星卫星上的艺术家概念图。

对于 21 世纪早期来说,最激动人心的行星际任务可以说不是目前正在火星周围漫游并收集样本以备未来返回地球的“毅力号”机器人。相反,它是一艘美国宇航局的航天器,可能在本十年末发射到木卫二,这颗木星的神秘卫星在其冰冷的地壳下拥有巨大的海洋——比地球上所有海洋加起来还要大。这项名为“欧罗巴快帆”的任务最早可能在 2024 年发射升空,以研究这颗卫星的地下深渊,目标是评估其潜在的宜居性以及在那里发现“第二次创世纪”的可能性。许多天体生物学家认为火星是寻找古代、现已灭绝的外星生命迹象的首要目标,因为它在数十亿年前的条件相对类似于地球。 相比之下,木卫二从未真正像地球一样,但它仍然可能为太阳系提供孕育现在活着的的外星生物的最佳前景。

这使得大卫·W·布朗 2021 年出版的新书《任务:一个真实的故事》的中心叙事更加引人入胜。尽管向木星含水卫星内部寻找生命迹象发射航天器具有压倒性的科学和大众吸引力,但实现“欧罗巴快帆”任务的征程却是一场长达数十年的艰苦战斗。该任务成为美国宇航局下一个伟大的行星科学项目,甚至它能够存在本身,都是对有时看似难以逾越的困难的胜利。 布朗是一位路易斯安那州的新闻记者,他花了数年时间跟踪该任务背后的关键科学家、工程师、官僚和政治家。其成果是对“欧罗巴快帆”号的诞生以及每次被派往遥远世界的机器人使者背后经常是英雄般有时是悲惨的人类奋斗的权威描述。

《大众科学》与布朗谈论了他的书、《欧罗巴快帆》号漫长的发射台之旅、火星成为行星科学“死星”的原因等等。


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[以下是经过编辑的访谈记录。]

首先,我想向您表示祝贺:我关注这个话题多年了,但阅读您的书后仍然学到了很多。 通过关注“欧罗巴快帆”号背后的人员和政治,您揭示了科学之外的许多其他维度,这些维度必须结合在一起才能实现行星际探索。我认为您的工作在这里具有持久的价值,从历史意义上讲,它超越了仅仅讲述一个好故事。

我感到很荣幸。非常感谢您。

不客气!我想说的是,有人可能会说《任务》实际上根本不是关于去木卫二,因为您在航天器到达发射台之前很久就写好并出版了它。您会说它是关于什么的?

从主题上讲,这本书是关于不同的人如何处理他们生活中的十字路口。每个角色,在他或她的职业生涯早期,都有一些时刻,一些决策点,事情可能会朝任何方向发展。

以路易丝·普罗克特为例,她现在是约翰·霍普金斯大学应用物理实验室空间探索部门的首席科学家,也是“欧罗巴快帆”号早期的重要贡献者。她没有像该领域的大多数人那样,通过典型的从小学到大学学位的管道。 她是一位有职业生涯的成年人,当她决定改变生活并攻读大学学位时。她后来成为所有行星科学领域最重要的研究人员之一。“欧罗巴快帆”号的项目科学家鲍勃·帕帕拉尔多,在他的整个职业生涯中,本可以随时将欧罗巴项目搁置一旁——这在职业上会是更明智的选择。 但他性格中的某些东西不允许他这样做。他必须让一个任务飞行起来。在美国宇航局总部,作为行星科学部门的项目科学家,如果柯特·尼伯在他的投资组合中在欧罗巴上划了一条干净的线,然后说“下一个”,他的工作就会轻松得多,但他没有。 这适用于书中每一个角色。

这也更广泛地适用于美国宇航局,甚至整个行星科学领域。机构和社区在探索优先事项以及如何处理追求纯科学带来的长期资金不足问题上,不得不做出艰难的决定。所有这些事情,以及更多的其他事情,最终共同促成了进入木卫二的机会。任何一个朝另一个方向发展的单一要素都可能使整个项目脱轨。

最初是什么启发您从一开始就着手研究这个主题的?

一本书的最初火花来自于一个认识,即在新视野号飞掠冥王星之后,以及卡西尼号土星任务和朱诺号木星任务的计划结论之后,人类将没有任何活跃的航天器探索小行星带以外的行星。 自 1970 年代以来,外太阳系将首次陷入黑暗.

当这种情况发生时,人类将失去一些重要的东西。 这让我非常困扰——作为一个美国人,作为一个将我们可能的未来视为在其他世界的人类,以及作为一个对科学感兴趣的人。你知道,除了战争之外,有时似乎太空探索是唯一一种总是使用“我们”这个代词的人类事业:我们发动战争。我们登上了月球。无论何时这种努力被削弱,我认为这对我们所有人来说都是一种损失。

当时,木卫二探索只不过是一系列研究。 但对我以及许多其他人来说,很明显,这是我们重燃外行星探索的最佳希望——更不用说它的意义了。我的意思是,作为一名讲故事的人,你总是在寻找高风险的叙事。 当然,如果事实上有一天在木卫二的海洋中发现了生命——并且可能是复杂的生命——我的意思是,那将对科学、哲学、宗教以及当然还有地缘政治优先事项产生影响。 这将是人类历史上一个激动人心的时刻。我非常希望那里有一个故事。

我交谈的第一个人是路易丝·普罗克特,她告诉我她有 15 分钟的谈话时间。我说,“太好了。我只需要这些。” 在 15 分钟的谈话进行了三个小时后,我意识到,在她为一项又一项木卫二研究工作了十年之后,这可能是她第一次真正向任何记者敞开心扉,谈论她参与的这件了不起的事情,以及已经成为她一部分的事情。

对于参与木卫二任务的每个人来说,情况似乎都是如此。他们为了让这件事开始运转而在战壕里战斗了很久。 我与越多的人交谈,我就越了解斗争和挫折、心痛和失落,以及这一切的纯粹冒险。我爱上了这本书中的每个人,也爱上了木卫二。 真的,我爱上了整个行星科学领域。

我记得几年前和您稍微谈论过这本书,当时,暂定的书名是《离地球一英寸》。现在,当然,它是《任务》(带有一个优美而详尽的副标题)。 但尽管我喜欢它现在的形式,但我有点失望,我从未了解这本书原始标题的含义。那是关于什么的?

我当时正在参加美国宇航局太空发射系统 (SLS) 火箭的早期测试,该火箭最初计划将这艘航天器送往木卫二。 当时担任 SLS 项目负责人的托德·梅简要介绍了将火箭(或任务)运到发射台的过程。他说,让航天器飞行 30 亿英里很容易。 真正困难的是让它离开发射台一英寸。他的意思是技术层面和项目层面都是如此。 启动这些任务非常困难,我认为大多数人都没有意识到这一点。

我记得当新视野号飞掠冥王星时,我告诉一位朋友这有多么令人兴奋,她说,“他们为什么要甚至去冥王星?它甚至不再是一颗行星了!” 这让我深刻地认识到许多人对这类任务的贫乏理解。 很多人似乎认为航天器在几个月内建成,然后火箭发射,然后航天器在几周内到达目的地——几乎好像美国宇航局只是从货架上取下一艘航天器并将其发射到冥王星一样。 如果你只注意到最后的接近和飞掠,它看起来会像是一件快速而容易的事情,但事实上,获得该任务的批准花了十多年时间,到达冥王星飞行了九年。我的意思是,这些项目可能需要整个职业生涯,有时甚至需要整个一生。

显然,这也与木卫二直接相关。 对我来说,“离地球一英寸”这句话不仅让人联想到行星际探索的项目斗争,也让人联想到复杂的生命可能就存在于仅仅两个行星之外的这个令人毛骨悚然的小卫星上,它围绕着这个奇怪的氢气巨球运行。 如果生命能够在那里开始,那可能意味着宇宙中的生命不像沙漠中的单株仙人掌。它更像草地上的一根草叶。它将无处不在。 而这种宇宙发现如此接近地球的想法真的引起了我的共鸣,它也引起了这句话的共鸣。

当您开始写这本书时,最让您惊讶的是什么?

最让我惊讶的是,我对这个主题一无所知! 我在早期开始做这件事时,感觉我对行星科学领域、美国宇航局的运作方式、科学过程的运作方式以及从事这类工作的人员类型都有了扎实的了解。 但在几乎第一天,我就震惊地发现自己一无所知。

我记得几年前,我第一次参加在德克萨斯州休斯顿附近举行的年度月球与行星科学会议。 我准备好在那里获得所有这些惊人的故事并学习所有这些壮观的事物。但科学似乎像中子星一样稠密。 我什么都不知道。我差点崩溃哭了。太糟糕了! 但从某种程度上来说,这是一种解放,因为当我意识到自己知道的有多么少时,我就能够以完全初学者的心态和一种我想让读者也体验到的惊奇感来对待这个主题。 所以我从一开始就定下了一个规则,那就是这本书将零愤世嫉俗和讽刺。我认为我实现了这个目标。

您在书中描述了以火星为中心的人们与行星科学领域许多其他人的对抗关系,其中火星界在安排任务方面的成功是以牺牲其他世界探索目标为代价的。 似乎火星特遣队的实力已经塑造了美国宇航局的整个行星科学部门,以及整个领域本身。现在仍然是这种情况吗?

我喜欢说火星就像《星球大战》中的死星。 因为在任何给定的时刻,它都可能摧毁探索任何正在考虑的行星或卫星的计划。 火星界在项目层面一直非常擅长做到这一点——维持一系列逻辑严密、精心策划的任务,所有这些任务都逐步导致回答一些高影响力的科学问题。 但他们正在从另一个天生的、内在的优势中获益:美国宇航局首先是一个载人航天组织,该机构希望将宇航员送往火星。 宇航员永远不会降落在木卫二上——至少在科幻小说之外是这样。 宇航员永远不会降落在泰坦星上,他们也不会降落在金星上。但他们总有一天会降落在火星上。 正因如此,了解火星的紧迫性是外行星所不具备的。

尽管如此,在所有条件相同的情况下,如果可以选择,我认为美国宇航局作为一个组织仍然更愿意去火星——在努力向木卫二发送东西的最黑暗的日子里,情况肯定是这样。

最黑暗的日子究竟是什么时候?

可能是在上次行星科学十年调查[一项规划工作,每 10 年为美国宇航局和其他政府机构提供主要科学优先事项建议]中,“火星样本返回”获得旗舰任务的最高推荐时。 对于本书的英雄们来说,这是一个多么大的打击,这一点怎么强调都不为过。 如果不是国会的干预——特别是来自德克萨斯州的共和党众议员约翰·卡尔伯森——“欧罗巴快帆”号可能根本不会发生。 卡尔伯森希望美国宇航局去木卫二,因为他认为在那里发现生命可能是该机构的团结力量——增加它重新获得阿波罗时代那种资金和精神的机会。卡尔伯森促成了这件事。

大卫·W·布朗。图片来源:Romney Caruso

那么,考虑到美国宇航局的火星热,行星探索的目的地和优先事项是否变得更加公平?

也许吧。 火星界显然希望未来进行小型任务——研究火星地下和任何水冰沉积物等等。 这为太阳系中的其他天体创造了属于它们的时刻。

我怀疑无论最新的十年调查认可与否,样本缓存返回飞行器都将飞往火星。 说出来可能有点异端邪说,但我认为我们太接近实现科学家自 1980 年代以来一直在寻求的这件事了。 我们不会让那些样本管在火星上再放 20 年。 由于美国宇航局和国会似乎都愿意让外行星旗舰飞行,我认为我们将开始看到每十年都有双旗舰飞行。但我可能完全错了,未来 20 年可能是行星际探索的新黑暗时代。

当我刚开始写这本书时,外行星领域一片悲观。 但现在我感受到了一种以前没有的乐观情绪。 这在很大程度上是因为“欧罗巴快帆”号最终获得批准,并且像“蜻蜓号”这样的项目,这是一款计划于 2020 年代后期发射到泰坦星的钚动力四轴飞行器,不仅将探索另一个天体,而且还将以潇洒的方式进行。 当你对那些令人难以置信的引人入胜的地方采取这种大胆的行动时,我认为这对更广泛的社区有一种光环效应。

我希望您是对的。 让我们谈谈本书的结尾——或者说是任务本身的当前状态,因为正如您非常清楚的那样,“欧罗巴快帆”号甚至还没有离开地球一英寸。 原计划发射它的 SLS 火箭尚未飞行。而卡尔伯森,欧罗巴计划在国会山的倡导者,在竞选中落败,不再是国会议员。

我在写这本书时就知道,我将追逐一个移动的目标。 我的意思是,例如,如果我必须不断更新 SLS 的状态,我仍然会写这本书,SLS 在该项目的大部分历史中都是它名义上的太空之旅。 因此,我选择在 2015 年结束这个故事,当时“欧罗巴快帆”号正式成为美国太空计划的旗舰行星科学任务。 你不需要陈词滥调的火箭发射的最后一幕,因为与使任务成为现实的史诗般的斗争相比,那根本不算什么。

《任务》在许多方面都是一个抢劫故事。 一群聪明人,每个人都有不同的才能和关系,走到一起实现一个共同的目标。 这就像《十一罗汉》,但他们最终不是抢劫赌场,而是得到了一艘名为“欧罗巴快帆”号的宇宙飞船。

就“欧罗巴快帆”号[截至 2021 年初] 的情况而言,他们已完成关键设计评审,并开始大力建造他们的航天器。 您很快就可以前往加州理工学院的美国宇航局喷气推进实验室 (JPL),亲眼目睹这个东西从 PowerPoint 变为现实——在高位机库 1 中建造,这是一个建造航天器的洁净室。

较小的组件已经在开发中。 例如,您可以在约翰·霍普金斯大学应用物理实验室的洁净室中看到线束——实际将飞往木星的线路。 该任务的科学仪器也已进入开发阶段。 现在您可以看到实际的零件和组件,它们将用于一艘真正飞往太阳系中最有可能孕育生命的地方(地球除外)的宇宙飞船。 看到这个过程是多么细致——有多少小东西被用来创造这个庞然大物,真是令人兴奋。

当“欧罗巴快帆”号完成时,航天器的翼展将有一个篮球场那么大。 但现在它还处于人类的尺度,你知道,人们在拧电线和弯曲金属。 这对我来说,非常令人感动。 他们现在也在做一些艰苦的工程工作。 当他们做这些艰苦的工程工作时,科学也在向前发展。 我们正在更多地了解水柱可能从木卫二的地下海洋中喷出的方式、它们的来源以及上覆冰层的行为方式。

美国宇航局目前在木星的“朱诺号”航天器的任务已延长,以飞掠木星的一些冰卫星。 因此,我们将获得更多数据,希望这些数据有助于塑造任务。

那么“欧罗巴快帆”号摆脱困境了吗?

我认为,除非美国宇航局发生重大危机,否则实际上不会关闭该任务,因此它可能会以某种方式飞行。 因此,从这个角度来看,是的,它摆脱困境了。 现在,就未来几年仍需做出的艰难技术决策以及需要汇集在一起以使项目保持在轨道上的财务要素而言,我不太乐观。 例如,“欧罗巴快帆”号是否有足够的资金来飞行广角相机? 我不知道。 我希望它有,但它在其漫长的发射台之旅中已经丢失了仪器。 因此,它几乎肯定会飞行。 但它飞行时的样子仍然有点模糊。

就更广泛的木卫二探索序列而言,我的魔法 8 号球不太乐观。 当约翰·卡尔伯森在选举中落败时,正在开发的后续任务“木卫二着陆器”失去了其最伟大的政治倡导者和资金拨款者。“木卫二着陆器”非常重要,因为“欧罗巴快帆”号可能找不到生命。 它正在研究木卫二的宜居性,并将有助于确定生命最有可能存在于海洋世界的位置。 它将需要一个着陆器降落在表面,挖掘或钻探或融化到表面,寻找曾经蠕动的东西的证据。

这是一个非凡的任务,正是 JPL 以此闻名的那种“敢于冒险”的项目。 已经花费了超过 1 亿美元,但现在工作基本上已经停止。 如果着陆器获得十年调查的认可,我感觉工作将立即恢复,并且发射只会比原计划晚几年。 但这种认可是一个很大的“如果”。

您现在在做什么? 可能是另一本书吗?

是的,一本关于一群冒险的科学家的书,他们一直在南极洲进行开创性工作,研究海平面快速上升。 我已经和他们一起去过南极洲进行了一次探险。 当然,这不是续集,但与《任务》之间存在着美好的联系,因为一些世界顶级的地球冰冻圈专家也对木卫二感兴趣。 有些人研究南极洲,以便他们能够理解木卫二。 无论如何,去南极洲肯定更容易!

李·比林斯是一位专门从事天文学、物理学、行星科学和航天飞行领域的科学记者,也是《大众科学》的高级编辑。 他是一本广受好评的书《孤独的五十亿年:在星空中寻找生命》的作者,该书于 2014 年荣获美国物理研究所颁发的科学传播奖。 除了为《大众科学》工作外,比林斯的文章还发表在《纽约时报》《华尔街日报》《波士顿环球报》《连线》《新科学家》《大众科学》和许多其他出版物上。 比林斯是一位充满活力的公众演讲家,曾为美国宇航局喷气推进实验室和谷歌做过特邀演讲,并曾担任《国家地理》、突破奖基金会、先锋工厂和各种其他组织举办的活动的主持人。

比林斯于 2014 年加入《大众科学》,此前曾在《SEED》杂志担任编辑。 他拥有明尼苏达大学新闻学学士学位。

更多作者:李·比林斯
SA Special Editions Vol 31 Issue 4s本文最初以“前往外星海洋之旅”为标题发表于 SA 特刊 第 31 卷第 4s 期 (),第 24 页
doi:10.1038/scientificamericanlienlife0622-24
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