F多年前的这个即将到来的星期二,一个汽车大小的设备从佛罗里达州的卡纳维拉尔角发射升空。35年后,它成为第一个也是唯一一个进入星际空间的人造物体。一路上,旅行者号探测器(有两个)因飞越木星、土星和土卫六而成为头条新闻。
弗兰·巴格纳尔(Fran Bagenal)在“旅行者”号探测器发射时还是一名学生,她的博士论文是关于探测器在木星周围收集的数据。这位科罗拉多大学博尔德分校(University of Colorado at Boulder)天体物理和行星科学教授,曾任美国国家航空航天局(NASA)外行星评估小组(Outer Planet Assessment Group)主席,还参与了伽利略号(Galileo)、深空1号(Deep Space 1)、新视野号(New Horizons)和朱诺号(Juno)任务。
鹦鹉螺与巴格纳尔讨论了旅行者号的遗产以及载人和无人太空探索的未来。
给夏威夷望远镜抗议者的一封公开信
2019年7月15日,在一项法庭裁决为天文学家在夏威夷莫纳凯亚建造一个新的巨型望远镜扫清了道路之后,一大群抗议者说:“不。”他们的营地直接建在。。。阅读更多
你说过再也不会有另一个旅行者了。为什么不呢?
其中一个原因是,行星以一种特殊的方式排列,每175年发生一次。再过135年,他们才会再次出现这种情况。另一个原因是,旅行者号是第一波探索的一部分,在那一波探索中,你设计了第一次瞥见的任务。你带着一个非常开放的视野进去,你说,“让我们看看那里有什么。”后续任务往往更有针对性。例如,伽利略只观察木星周围的伽利略卫星。卡西尼号前往土星,花了13年时间探索卫星、土星环和土卫六。
旅行者号还在发回有趣的数据吗?
哦,是的,当然。旅行者1号是在星际介质中,它正在探索日球层边缘的边界,在那里太阳风与星际介质毗连,星际介质是恒星之间的介质。这是我们第一次出去。我们测量带电粒子,宇宙射线,磁场,电场,波,无线电波等等。这告诉我们星际介质是如何与太阳系相互作用的。
旅行者号的旧数据中有新的科学吗?
我还在分析旅行者号的数据,信不信由你。我们刚刚发表了三篇关于旅行者号33年前数据的论文,与此同时,我们都在庆祝发射40周年。它是乐趣。我意识到,我的论文中从1979年开始的一些数据,还没有被重新分析过。我们有了新的信息和新的物理,我们可以把它们整合到分析中。这是一个考古项目,挖掘旧数据集,然后尝试理解如何分析它。所有的旧代码都是用Fortran写的,而和我一起工作的新学生们用的是IDL或Python。就像去看象形文字。
旅行者号任务什么时候结束?
我们总有一天会耗尽能量的。我们已经开始循环使用仪器并尽可能地节约能源。船上的放射性同位素太阳能发电机有88年的半衰期,所以它们开始衰变。你还得让飞船保持温暖。我预测,再过15年左右,我们将无法与它交流。
未来的太空探测器是什么样子的?
宇宙飞船越来越小,越来越轻,所以它们需要更少的推进力。他们的仪器越来越高效,所以他们需要更少的电力。沟通是一个比较困难的问题,因为你需要远距离发送信息。所以你要么要有一个大的天线,这在宇宙飞船上需要很多能量,而且很重,要么——这是我认为我们应该采取的方法——增加地面上耳朵的尺寸。航天器的计算能力也在快速增长。在最近的PBS特别节目《旅行者》中有一句很棒的台词,解释说机载计算机的能力和你口袋里的差不多。我说的不是你的手机,是你的钥匙卡。有了巨大的机载计算能力你可以对图像进行预处理让探测器告诉你,“这些是你可能会感兴趣的,我们先把这些发送下去怎么样?然后我们再把其他东西发送下去。”
你对“突破摄星”和它向最近的恒星发射探测器的计划有什么看法?
我不明白这是怎么回事。勘探的三大问题是推进、动力和通讯。他们声称要用激光推进,我觉得这很难想象考虑到他们说的距离,不过好吧。你可能不需要太多的能量。但是他们要如何沟通呢?他们说要向半人马座阿尔法星发送芯片之类的东西,我发现如果没有无线电天线,很难看到,如果没有无线电碟形天线,他们如何与地球通信。我不敢相信你能用激光通信做到这一点。你甚至不能超越火星使用激光通信的顺序。跟你说实话,我觉得这有点疯狂。
你对目前关于通过引力波观测中子星合并的传言感到兴奋吗?
如果它在太阳系之外,我会打哈欠,翻白眼,然后继续前进。在太阳系中,我们有真实的信息,真实的数据,我们可以看到真实的东西。然而,你知道,外面的信息非常稀少,就像“好吧,好吧。”这也与相关研究人员的自我规模有关,这似乎随着离地球的距离而增加。
太阳系内部最有趣的空间物理问题有哪些?
有很多。为什么有些行星有内部磁场,而金星等其他行星没有?为什么柯伊伯带有这么多不同类型的物体?是什么驱动这些不同对象的行为?巨大的行星在太阳系的形成中扮演了什么角色?他们中有多少人踢其他物体?为什么土星和木星如此不同?你不能用一种物理方法来解决这些问题。你可以做动力学模型,但你也需要看看化学。你必须使用重力测量、磁场测量、化学测量、光谱测量等等。行星科学的好处在于它是跨学科的。
载人航天飞行应该被优先考虑吗?
就我个人而言,我认为在太空中,除了旅游,人类能做的机器人做得最好的事情没有什么是机器人做不到的。所以如果你谈论的不是旅游,而是有科学目的的事情,那就派很多机器人去做。NASA现在面临的最大挑战是人类在太空中的角色是什么?我想除了旅游,还不清楚这是什么。政府不应该为旅游业买单。这是一个十几岁的人说的我还是个英国孩子的时候他一直熬夜到凌晨四点看所有的阿波罗项目。现在我的观点已经改变了,因为机器人是如此有效。为什么要把一块肉送上太空?这没什么意义。
但是,难道载人任务对我们的启发不是机器人所没有的吗?
去找一个12岁的孩子,问他:“你上次在太空看宇航员是什么时候?”然后问他们,“现在有多少宇航员在太空中?”我敢打赌那个12岁的孩子不会知道。另一方面,如果你说,“我给你护目镜和手套,让你通过虚拟现实,探索火星表面?”我敢打赌,一个12岁的孩子如果能在火星表面漫游,会比看着一个中年宇航员在太空中缓慢地蹦蹦跳跳兴奋得多。现在有能力对火星探测车进行虚拟现实。事情发生了变化。我看到过成千上万的人看到一个机器人飞过冥王星时的欢呼和惊叹。这让人们非常兴奋。
你对我们应该殖民火星的论点有什么看法?
我认为这是扯淡。你知道,如果你是一个超级百万富翁,你可以有这些疯狂的想法,没有人会说,“你在说垃圾,”因为你是一个百万富翁,所以每个人都说,“哦,是的,哦,是的。你太棒了,你可以做任何事。”这部电影火星人我已经表明了我的观点。所有这些付出的努力,改变了空间站的轨道,出去发送一些东西,以一种完全不现实的、非物理的方式去抓住那个家伙。为了什么?你救了那个人。好吧,是马特·达蒙,大家都想救马特·达蒙。但现实是火星上会有人死亡。娱乐业可能想参与其中。他们希望有人在火星上死去,对吗?你可以想象收视率会达到顶峰。但纳税人不应该为此买单。
探索金星的理由是什么?
我的工作与金星无关。但作为生活在这个星球上的人类,气候变化可能会导致灾难性的环境,我对我们的姐妹星球非常感兴趣。它和地球一样大,只是离太阳更近一点,它有失控的温室大气二氧化碳压力是地球上的90倍。与太阳的距离差异并不是导致其表面温度像烤箱一样的主要原因,而是温室气体。真奇怪,我们的姐妹星球竟然变成了地狱。为什么会出现这种情况是一个非常好的问题,这与我们对气候变化的担忧不无关系。金星可能没有海洋这一事实意味着它的地质构造是不同的。为什么会这样?大约6亿年前,金星完全重新被熔岩覆盖。在那之前是什么样子的? Was it actually like Earth?
金星探测器会是什么样子?
在金星表面之上,有一层清澈的大气层,而在大气层之上,厚厚的云层遮住了金星表面,使从地球上用望远镜观测金星时看不到它。现在,如果你上升到大气层在某个点它会冷却下来。一旦你移到顶部非常稀薄的大气中,它就会再次升温。但是有一个介于两者之间的区域,那里的温度是合理的。你可以向金星发射一个探测器,它会像气球或飞艇一样漂浮在水面上,下沉观察表面,然后当它太热时上升。这个想法实际上已经被提出了。它没有得到支持,我很失望所有的钱都花在了火星任务上而金星确实应该是我们关注的主要焦点。
你对关注火星感到沮丧吗?
我对花这么多钱在这些火星任务上,声称我们将在火星上发现水的事实感到恼火。我们在火星上发现过多少次水?并不是很多,但他们不断发现。然后我们宣称他们要去火星上寻找生命。好吧,很明显火星上几十亿年都没有大的海洋了,差不多在同样的时间里它失去了磁场,所以最后一次火星上有生命的时候,地球上的生命是黏菌。你会发现什么?化石黏菌,有什么大不了的。为什么我们要在火星上浪费这么多钱?这是疯狂的。这是一厢情愿的想法和人们的幻想。 It’s also because it’s a lot easier to go to than Venus. So people are like, “Oh well, we know how to send rovers to Mars, let’s send another rover to Mars. Let’s make it a bigger rover, make it a smaller rover.” Let’s stop doing things that we know how to do, let’s do something that’s tough, like go to Venus.
女性是否继续在物理领域取得进展?
这实际上是我一直在关注的一个话题。攻读物理学博士学位的女性人数一直在缓慢而稳定地增长。但在过去的15年里出现了一个令人不安的趋势,女性获得物理学学士学位的比例正在下降。我不知道为什么。我在试着理解它。令人愤怒的是,时不时会有一群人引发争论,他们说,“哦,你知道,女性无法从事科学研究,或者对科学不感兴趣。”所有的社会学研究都表明这些都不是真的。人口统计数据表明这些都不是真的。但你要知道,你必须在每个故事中寻找一线希望。我认为关于谷歌多样性备忘录的大量宣传引发了很多讨论和辩论。 I hope a lot of parents are talking to their children and encouraging them, both males and females, to study science.
迈克尔·西格尔是鹦鹉螺。
看最远的,一部关于旅行者号宇宙飞船的纪录片。