当前位置:网站首页 > 探索 > 为何说人类需要探索太空?详解NASA的登空项目透析其本质缘由

为何说人类需要探索太空?详解NASA的登空项目透析其本质缘由

为何说人类需要探索太空?详解NASA的登空项目透析其本质缘由多年前,我在通用汽车公司做顾问的时候和他们达成了一份协议:通用汽车公司让我驾驶他们的首款EV1电动汽车,作为交换条件,我会在公众场合为该车进行宣

人类探索太空有什么困难_探索太空的人_人类为什么要探索太空

多年前,我在通用汽车公司做顾问的时候和他们达成了一份协议:通用汽车公司让我驾驶他们的首款EV1电动汽车,作为交换条件,我会在公众场合为该车进行宣传,并与该公司的低排放设计师和公关人员分享我的反馈意见。我想尽自己的一份力量将零排放汽车推向市场,而且我真的很好奇我能在幕后看到些什么。在一次公司会议上,有位主管这样开场:“希望我们的轻型卡车可以实现50%的回收利用率。”对此,我的第一反应是:“不,不,不!你要实现100%的可回收率,目标需要定得高一些。”

我感觉思潮涌动,除了那句话在我脑海里挥之不去,我几乎不记得那次会议的其他内容。那位主管的话就好像是在说“我真希望这门课能得个C”。在那间会议室里,有很多聪明、勤奋的人,他们在过滤情绪、安排时间、解除自我怀疑的过程中克服了重重障碍,却把短期现实和长期目标完全搞混了。如果你想要改变世界——制造一辆实用的现代电动汽车就是在朝着改变世界的方向迈进,那么你一定要把短期现实和长期目标分清楚。不要甘于把平庸的成就设定成最终的目标。你可以从小事做起,但必须有一个远大的目标。

通用汽车公司这种辨不清方向的局面,让我感到非常不安。不过在我看来,久负盛名的NASA出现这种情况则更为糟糕。NASA的问题与通用汽车正好相反,他们不是在长期目标上缺乏想象力,而是在短期现实中存在不切实际的期望。行星协会的人会被列入一些内部邮件的文件人名单。每隔几周甚至几天,我就会收到来自NASA公共信息办公室的邮件,内容通常是针对一些新的代理赞助项目征求想法或意见。邮件的内容基本如下:“本次提案征集活动旨在开发独一无二的具有颠覆性、变革性的太空技术,有望使当前较低的技术水平在系统层面获得巨大的提升。具体来说,提案须针对以下问题之一……”

独一无二!颠覆性!变革性!真正的技术进步不是这样发生的,绝对不是。NASA的科学家和工程师一定了解这点。真正的进步是一点一点地取得的,你要一小步一小步地前进,而且心中还要装着一个明确的、宏伟的最终目标。立即获得根本性变革的期望会让人走上失望的快车道,并陷入死胡同。这不仅不能对长期目标的实现起到促进作用,更多情况下反而会构成阻力。我确信NASA的研究人员和发明家完全能意识到这点。但目前的情况是,管理层在极力实现突破,而他们的做法就是使用大量的新式词汇,不断地发送征集邮件,让他们的项目听上去很有震慑力。这是当一个机构感到压力超出了自身资源能力时寻求捷径的一种行为。

我们可以拿棒球做个类比。这就如同一个棒球教练跟你说:“这里有根球棒,你现在就给我击出全垒打。”这可不是件容易事,否则人人都会这样做了。单单打中投球就已经够难了,想把球打到球场之外更是难上加难。NASA的这种“击出全垒打”的颠覆性想法可能是阿波罗时代的遗留物。当时,该机构的预算达到了峰值,比美国联邦预算的4%还要多一点。对于任何项目来说,这都是一笔巨款。NASA拥有充裕的资金,年轻而有才华的员工队伍,以及将人类送上月球的精确目标。其进展仍然是渐进式的,但有太多的创新项目以如此之快的速度涌现出来,以至这些成功看上去似乎是一夜之间发生的事情,尤其是从当前的角度回顾过去更是如此。

如今,NASA的预算大约是联邦预算的0.4%,这一比例还不到曾经的十分之一,而且其使命也没有以前那么清晰明了。也许管理者(尤其是年长的管理者)仍然如同NASA在其全盛期拥有丰富资源时那样抱有超高的期望值,但更有可能发生的情况是,这是一个更深层、更广泛的问题。我认为项目主管差不多都知道这些期望不太现实,但是他们感到别无选择,只能随大溜儿。这不仅是NASA面临的情况。如果有个歌手出了一首热门歌曲,唱片公司就很想知道他的下一首热门歌曲什么时候出炉。如果某些公司和个人以创新而闻名,那么后续的创新压力就会随之而来。他们要让投资者、朋友或者美国国会委员会(就NASA而言)感到满意,否则就有可能失去资助,这也会进一步增大他们的压力。如果未能兑现承诺,那么下一次他们在做出大的承诺时就会面临更大的压力。

对于我们这些想要改变世界的人来说,这就是事情变得棘手的地方。一方面,贪多嚼不烂;另一方面,如果你制订的计划太小,你就永远不能成就大事。

不知你是否注意到了,我有一个改变世界的宏大计划。我想改造我们的交通网络,解决气候变化问题,大幅度消除贫困,并且极大地改善人类的健康。和这些事情相比,强大的太空项目似乎要居于次要地位了。事实上,我要强烈声明,情况完全不是这样的,而是恰恰相反。太空探索的可延伸目标能帮我们实现所有其他的目标,促使我们明确地思考如何抵达那些高远的终点,并消除短期现实与长期目标造成的混乱,扫除全局计划进入行动阶段的阻碍。而且,我承认,我是个太空迷,太空探索是我的兴趣所在。我相信宇宙探索具有变革性的力量,这就是我为什么会担任行星协会首席执行官。我们仿效了NASA以前的很多做法……希望能在某种程度上重振NASA。

我常说,NASA是美国在世界范围内最伟大的品牌。“NASA”这个缩写词代表了“卓越的工程技术、科学知识的快乐、实现登月的可能性,以及通过一丝不苟的努力克服困难、实现目标的过程”。这个机构里都是伟大的科学家和工程师,就连他们的主管和老板也是独一无二的人物——虽然其中很多人也让我感到忧虑。目前还没有其他组织能取得和NASA一样的成就。尽管如此,该机构显然面临着“击出全垒打”的压力。数年来,NASA一直在推广它的“人类火星之旅”,而该项目需要的火箭还没有被制造出来,其所依赖的生命维持技术也尚未被开发。更重要的是,这些东西甚至还没有获得研发资助。到目前为止,这个“火星之旅”还停留在漂亮的图形阶段,而没有真正的硬件支撑。

但是,让我们想一想,如果NASA能够协调好短期和长期计划,重整旗鼓,那将意味着什么!真正的火星之旅能给人类带来什么?它能解答行星科学(也许是所有科学)中最激动人心的问题,即我们在宇宙中是独一无二的,还是地球之外仍有生命?

如果我们在火星上发现了生命,即使是远古生命的化石,那也将改变我们对地球生命的认知,并且激发、动摇人们的哲学和宗教信仰,并激励科学教育事业的发展。几乎可以肯定的是,火星生命的发现还会在医药、生物技术和生态领域产生影响,并将完善我们改变世界的方式。但我认为其中最重大、最重要的作用就是改变我们的认知,让我们知道自己在宇宙中并不孤单。

我认为,这样的发现有着改变世界的深刻意义,其影响就好像证明了地球是个球体,而不是平的,或者发现恒星就是其他星系的太阳。生命的发现将改变我们每个人思考宇宙生命的方式。这是NASA应该努力实现的长期目标。

我们有办法做到这一点。我们不缺乏系统的架构和计划,而缺少具有执行性的“好”计划,即那种根据怪客推崇的设计原则而制订的、适于在所有时间尺度上推行的计划。我们至少有了一个不错的开端。我们的火星探测器(旅行者号、勇气号、机遇号和好奇号)以令人瞩目的表现改变了我们对这个星球的看法。“火星2020”将成为目前为止功能最强大的火星探测器,它不但具有雷达视觉,而且还可以扫描到有机化合物的存在。虽然我们有最好的机器人工程师来制造这些机器,有最有才华的机器人操作员进行驾驶,有最顶尖的行星科学家给予引导,但这还不够。

我们真正想做的是把人类送上火星。这些人肯定要接受科学的训练,但他们还要真正地敢于探险。当我们把人类送往真正的未知领域时,他们要做的有两件事。首先,探索新的发现,其次,他们要进行一次前所未有的冒险。当宇航员环绕火星上空的轨道航行或在火星上行走时,地球上所有的人都将分享这激动人心的时刻。最先进的机器人在一周内所做的事情,预计(装备齐全的)人类探索者可以在5分钟内完成。如果火星上存在生命或有生命迹象,宇航员很快就能发现。

那为什么我们还没有开始行动呢?这也是一个短期与长期的问题。人类已经尝试了若干次在火星上寻找生命,但我们有太多的长期愿景,并缺乏足够的短期支持。继老布什总统之后,小布什政府发起了太空探索项目,打算再次将人类送上月球并最终送往火星。该计划没有一个明确的时间表,而且在未来几十年里的预算高达5000亿美元(这还是1989年的标准)。2004年,小布什总统将这一计划更新为“太空探索远景”,并准备在30年左右的时间里把人类送上火星。这个计划还催生了一个名为“星座计划”的项目,以研制新一代的巨型火箭。但这两个计划都欠缺长期的战略规划,所以最终都半途而废,有始无终。

长期以来人们都认为,只要NASA启动一个项目,不管成本有多高,美国国会都会想办法给予资助。实际上,国会只对老布什的太空计划瞥了一眼,该计划就胎死腹中。奥巴马在2008年担任总统之后取消了“星座计划”,并且第二个火星计划也无疾而终。奥巴马因为放弃了“星座计划”而受到太空爱好者的强烈批判,但事实上该计划从一开始就没有得到过官方的资助。制造火箭的前提是先得有一个计划,否则便无从着手。我父亲奈德·奈在我和我的哥哥、妹妹小的时候就给我们灌输:有“起始计划”是件好事,但你还必须有一个“完成计划”。

我觉得我在行星协会的一部分工作内容是帮助NASA解决短期与长期计划的困惑,并提出更适度的现实计划来发展伟大的太空事业。从数年前开始,我们就已经着手规划一个项目,旨在让NASA可以在现有资金水平上前往火星寻找生命。该项目将在一个有政治意义的时间跨度(两届总统任期,而不是二三十年)内实现其主要目标。现在,我们已经有了计划。

我们最初的想法是,为了降低成本并赢得更多的政界支持,我们必须利用NASA和私营火箭公司现有的太空技术。NASA的太空发射系统(SLS)火箭在研发和测试过程中进展顺利。SpaceX公司即将推出“猎鹰”重型火箭,而蓝色起源公司也发布了一个名为“新格伦”火箭的竞品。我就不对这些新型的运载火箭一一细数了。我从EV1通用汽车中汲取的经验是不要设定平庸的目标。但我也从NASA以往的火星计划的失败中吸取了教训:不要有“击出全垒打”的不切实际的愿望,获得“颠覆性”的突破并非一日之功。

首先,行星协会的团队提出了一个不需要增加NASA预算的架构。该预算只需要像其他联邦计划一样定期根据通货膨胀进行调整。我的朋友们,这可是火星探索领域的一个激进想法。其次,我们为人类前往火星设定了一个确切的日期:2033年。再次,我们会首先派遣宇航员环绕火星航行,而不是直接登陆火星。我们在登陆月球时就采用了这种方式,首先是宇航员乘坐“阿波罗8号”绕月球轨道飞行,然后是“阿波罗11号”载人登月。人类登陆火星的方案要等到6年后的2039年才可实施。行星协会在2015年的一项名为“人类绕火星飞行”的研究中提出了这些想法,该研究包含了喷气推进实验室的专家和其他航天领域领军人物的意见。

为了控制这项任务的成本,我们建议NASA在2024年把国际空间站分离出去,这样每年至少可以节省30亿美元。目前已有其他机构和组织表示有兴趣接管空间站的运行。新获得的资金都可以用于启动重返月球的奠基任务,如有需要,人类还可以在地月间穿行。我喜欢“地月”(cislunar)这个词,它表示地球和月球之间的所有空间(字面意思是“在月球的这一边”),包括月球轨道上的稳定点,这些点在天文学研究中可能极有价值。我们分析了这些数据,发现了一个可行的任务架构。我们可以在2033年把人类送入火星轨道,而不用增加NASA的预算。

当考虑为NASA重新定位的时候,我认为如果我们能把8个NASA中心转换成联邦资助的研发中心,那将是一个巨大的改进——尽管这样做有很大的政治难度。这能使研发中心近乎独立,拥有解雇员工的能力。我可以告诉你,这是一种对每个人都有利的改变。这就是加州帕萨迪纳市喷气推进实验室与加州理工学院的合作方式。巴尔的摩市附近由约翰斯·霍普金斯大学运营的应用物理实验室也是这样建立的。这两个实验室负责了NASA最近开展的一些最著名的任务,包括发射到火星的“勇气号”“机遇号”“好奇号”,到土星的“卡西尼号”,到灶神星和谷神星的“黎明号”,到水星的“信使号”,到冥王星的“新地平线号”,以及到木星的“朱诺号”。

行星协会不能告诉NASA、总统或国会该做些什么,但我们确实希望“人类绕火星飞行”的报告具有指导作用。太空探索完全是无党派的活动,其任务就是探索发现,别无其他,并且任何政治党派的人都能为之感到兴奋。其最大的障碍是,人们认为这是一种没有什么实际回报的奢侈品,我正在努力改变人们的这种看法。最近,我和行星协会的几位成员去了华盛顿特区,并用了一整天的时间与国会议员会面。我们向他们展示了太空探索对于科学、技术和教育的价值,并解释了我们的系统性计划。最重要的是,我们阐述了在火星以及更远的地方等待我们去探索的重大发现。当晚,行星协会在离美国国会大厦一个街区的莫特宫举办了协会会员和支持者的聚会。加州理工学院所属地区的众议员亚当·希夫(Adam Schi)出席了聚会并向大家致辞,现场的气氛非常热烈。我们正在尽一切努力扩大我们的影响力。

我还要说的是,尽管我极力支持去火星上寻找生命,但火星并不是唯一一个我们可以实现新突破的地方,我们还可以实施其他的类似NASA在成立之初取得的鼓舞人心的项目。之前我提到过“轻帆2号”,这是一艘由行星协会开发并由光动量驱动的实验飞船。NASA正在执行一些鼓舞人心的任务。我最近去了卡纳维拉尔角的“奥西里斯—REx”(OSIRIS—REx)太空探测器的发射现场。(OSIRIS—REx这个缩写中各字母分别代表太阳系起源、光谱解析、资源识别、安全保障、小行星风化层探索者……真是这样吗?)该探测器于2018年访问贝努小行星。贝努由太阳系中一些最原始的物质构成,其所在轨道有时非常接近地球。“奥西里斯—REx”将使科学家更多地了解地球以及太阳系中其他星球的起源。该任务还将搜集数据并对各项技术进行测试,如果我们需要保护地球免受小行星的袭击,那么这些技术都是必不可少的。NASA还计划实施前往木卫二的任务,木卫二是一颗被冰覆盖的木星卫星。在木卫二冰封的外壳下有一片海洋,它是地球上所有水体的两倍那么大。这是另一个我们有望寻找到生命迹象的迷人地方。如果一切顺利,我们可以在21世纪20年代中期实施前往木卫二的计划。当官僚机制不再碍事,并且有远见的人可以制定短期与长期战略时,NASA仍然可以充分利用其掌握的技术进行创新。

这些任务和任务理念之所以重要,是因为它们不仅突破了工程学的界限,而且超越了想象力的界限。这些都是怪客转换角度思考的典型问题。我提到过人类在宇宙其他地方发现生命的意义,但如果我们没有发现生命迹象呢?如果我们不断寻找,却一无所获呢?那同样具有特别的意义。不管怎样,我们可以知道自己在宇宙中所处的位置:我们到底是宇宙生命之网的一部分,还是独一无二的存在呢?如果我们真的是孤单的,那就更应该保护好我们的星球,这个任务就变得更加紧迫了。

我仍然经常听到这样的问题:现在地球上还有这么多的问题需要解决,我们怎么能把钱花在太空探索上呢?我理解这种想法,但问题是,所有的问题都是相互关联的。通用汽车和NASA的工程师都在处理同样的问题——不仅仅是短期和长期思维的概念问题,还有电池设计、控制系统、自主导航等许多相同的技术问题。埃隆·马斯克的两家主营公司是SpaceX和特斯拉,这并非巧合,他清楚地看到了这种联系。如果我们能在去火星寻找生命的道路上走得更远,我们也能在发展清洁能源、消除贫困和重新规划地球之旅方面走得更远。让我们出发吧!

上一篇: 常用的资料分析方式汇总
下一篇: 【翻译】第一部分:历史意识、课程与教育学(2)

为您推荐

发表评论