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太空牛仔罗伯特·法夸尔逝世:他是航天史上的一段传奇

陈荣钢
2015-11-05 16:08
来源:澎湃新闻
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你问我“我们该不该进到宇宙中去?”这样的问题毫无意义。我们身在宇宙,必将探索太空。

——《沙丘》(Dune)作者弗兰克·赫伯特(Frank Herbert,1920-1986)

11月2日,天体动力学家罗伯特·法夸尔(Robert W. Farquhar,1932-2015)的葬礼在美国马里兰州埃利科特城的威兹克殡仪馆举行,这位美国太空总署(NASA)专家、霍普金斯应用物理实验室的权威结束了自己传奇的一生。据《巴尔的摩太阳报》报道,法夸尔于上月10日因心肌梗死逝世,享年八十三岁。

科技网站“主板”(Motherboard)刊登了法夸尔生前同事、美国太空总署的天体生物学家凯斯·柯文(Keith Cowing)所作的讣告,柯文以“最初的太空骇客”(original space hacker)称呼法夸尔,说他是星际间的牛仔和海盗。

艺术家笔下的“国际日地探险者III号”,也就是后来著名的“国际彗星探险者”

法夸尔因“国际彗星探险者”项目而为世人所知,他与这颗卫星的关系实在太密切了,以至于法夸尔和“国际彗星探险者”共同成为了航天史上的一段传奇。这颗著名的卫星在1978年8月12日在法夸尔的主持下发射升空时的名字还是“国际日地探险者III号”,是世界上第一颗发射到“晕轮轨道”(Halo Orbit)上的人造卫星,隶属于“太阳物理学项目”。五年后,因为法夸尔一个令人匪夷所思的构想,这颗卫星开始了奇幻太空之旅。

上世纪80年代初,周期为76年的哈雷彗星归来在即。身处“冷战”军备竞赛的各国纷纷动用人力物力,企图抢其他阵营一步率先发射卫星探索哈雷彗星,只有美国以成本太高为由拒绝参加此次太空竞赛。法夸尔却向太空总署提议,他可以让“国际日地探险者III号”改变轨迹,飞向将于1986年掠过地球的“哈雷”彗星。

对于这个只存在于法夸尔的想象中的计划,很少有人相信他能成功,有人甚至担心他的信誓旦旦最终会让美国在“冷战”中丢脸。官方最终并没有完全认同法夸尔的这一疯狂提议,但还是放手让他一试。卡夸尔成功了,很多年后,不少天文爱好者将他当时的行为戏称为“偷了一颗卫星”。

法夸尔设计的“追星”轨迹。图片来源:NASA

通过理论计算操控遥远的人造卫星转向并驶往指定位置,这样的事对普通人而言根本无从谈起。但法夸尔不是“普通人”,他设计了一条繁复之极又无比精确的“追星”轨迹,让“国际日地探险者III号”多次变轨、转向,最终成功赶在多个国家之前探测到了哈雷彗星。“国际日地探险者III号”也自此改名为“国际彗星探险者”。负责原项目的科学家愤然声讨法夸尔不顾全大局的做法,好在太空总署出面平息了争端。

更精彩的是,卫星还在飞往“哈雷”彗星的途中顺便穿过了“贾科比尼-津纳”彗星(Giacobini-Zinner Comet)的彗尾,由此成为第一个穿越彗尾的人造飞行单位。

如果说1978年法夸尔成功主持发射人造卫星至“晕轮轨道”得益于他自博士阶段起长时间卓有成效的理论积累的话(“晕轮轨道”是法夸尔在斯坦福大学攻读博士期间设计的,它在理论上使人造卫星在靠近平动点的位置做周期运动成为可能),此次“追星行动”在业内外人士看来都多了几分冒险的意味。法夸尔凭借异乎寻常的智力将天马星空的想象变成了现实,勇气和耐心在其中扮演了重要的角色。

平动点又称拉格朗日点,两个天体的万有引力在此达到平衡,运行在它附近的“晕轮轨道”上的人造卫星可以借此解决动力问题。如图所示,太阳和地球所处的空间中共有五个平动点,“晕轮轨道”位于L1,L2和L3附近。图片来源:NASA

柯文博士说,法夸尔不仅是办公室里最聪明的一个,而且他极富耐心。人们很难想象法夸尔心智的极限,他性格的韧性和耐心似乎随时都在为下一次爆发积蓄能量。只要他想做一件事,不管耗时多长,他都有耐心一点一滴做到善始善终。在完成彗星探索计划后,法夸尔设计了另一条更为复杂的轨迹,试图让“国际彗星探险者”回归地球附近。

飞行时间预计需要31年,在这31年间,法夸尔的卫星“归乡”计划吸引了大量天文爱好者的目光,甚至出现了不少专门收录整理“国际彗星探险者”相关资料的线上档案馆。由于卫星曾一度与地面失去联系,太空总署在1997年5月5日正式宣布取消了“国际彗星探险者”项目。在1999年最后一次向地面传回讯息后,“国际彗星探险者”与地面彻底失联。

有趣的是,2008年9月18日,在美国私人科技公司KinetiX和太空总署深空网络的协力配合下,卫星又一次被找到了,而且发现其电源并未在1999年的最后一次通讯后关闭。

2014年5月,已经从太空总署退休多年的法夸尔重新拾起“国际彗星探险者”项目,但这一次他只能以非官方身份开展研究,与他一道的还有多名也已经退休的老同事。在历经多次重新点火失败后,这几位“冷战”时期走过来的天才科学家像爱护心爱的玩具一样悉心地将卫星送上了预先计算好的轨道。如果不出意外的话,“国际彗星探险者”将于2031年返回地球附近,可惜法夸尔本人无法亲自见证了。

除了“国际彗星探险者”项目,晚年的法夸尔还于2000年负责将“舒梅克尔”号近地小行星(NEAR Shoemaker)探测器软着陆在“爱神”小行星(Eros)表面。当时的“舒梅克尔”号探测器甚至没有着陆装置,法夸尔完全凭借计算将探测器一点点拉离既定轨道,再一点点贴近地表,最终以每秒1.5米的速度成功地实现了软着陆。探测器近距离拍摄了多达十六万幅“爱神”小行星的照片并传回地面,在相当长的一段时间内影响着科学家对“爱神”的研究。

罗伯特·法夸尔(1932-2015)

法夸尔的童年不顺遂,生父在他六周大时离开了他,母亲在他十三岁时嫁给了他的继父弗兰克·法夸尔。在2007年的一次访谈中,华盛顿国家航空航天博物馆的大卫·德沃金(David Devorkin)问了法夸尔许多关于儿时的问题。法夸尔说,同龄人常问起自己“生父是个怎样的人?”“为什么会有‘格林纳’这么可笑的姓?父亲是德国人吗?”“母亲和继父关系怎么样?”之类的问题,年少的他却并不在意。

令少年法夸尔倾心的是飞行技术。他热衷于阅读航空杂志,熟知各种飞机型号,还尝试动手制作“一战”飞机模型。这个爱好逐渐将法夸尔带往更专业的领域。二战末期,法夸尔又制作了更多还原度更高的新型飞机模型。童年成长故事中的求知欲、好奇心和想象力贯穿了他的一生,还有那份不受他人影响的自信与不羁。

在法夸尔78岁高龄的时候,他还做了一件“跨界”的大事——他的邮政史著作出版了,书名叫《过渡期的满洲里(1925-1934):从张作霖到溥仪》(Manchuria in Transition 1925-1934, Chang Tso-lin to Emperor Kang Teh)。这本书是法夸尔长期研究邮政史的成果。他原本计划再写两卷,一直涵盖到1951年的邮政史,可惜这个心愿没能在他去世前完成。这并不让人感到意外,对于一名叱咤星际的太空牛仔来说,邮政史学家抑或科学家的身份都不过是高贵灵魂的一重表达罢了。

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