我想我还是首先介绍那些创建喷气推进实验室的人们。在那时,这些人还是一群孩子,他们富于想象力和冒险精神,当时他们在加州理工大学,调配化合物看看哪种调配爆炸威力大一些。不过,我可不想让各位模仿。因为他们炸了一个加州理工的一个小屋子,然后,他们被赶到干河床去,在那里他们可以做所有试验。这就是我们的首批五名雇员。如我所言,他们都是爱冒险的家伙。
实际上,他们其中的一个,是个邪教徒就在历此不远的奥兰治格罗夫,倒霉的是他把自己炸上了天,因为他一边调配炸药一边想搞明白哪种是最好的炸药。所以您就了解我们那里都是哪类人。我们得小心,别把自己炸上天。这个我想我展示过。猜猜这群人中谁是喷气推进实验室的雇员。
今天早上,我也想像他一样光着身子,不过走出来就觉得太凉快了,所以我还是穿上我的衬衫吧。不过我展示这张照片更重要的原因是:看其他人看哪里,再看看他看哪里。不管别人做什么,我们要做与众不同的事。这就是我们做事的精神。有句拉尔夫•爱默生(美国散文作家、思想家、诗人)的名言,我的一个同事把它挂在了我办公室的墙上:“不要去那些有路可通的地方,而是去那些无路可通的地方并且留下你的足迹”这就是我向大家推荐的:看看别人都在做什么,然后做与众不同的。
不要只是想改进一点别人的东西,因为那样你不会取得很大成就。
早些年间,我们常常在火箭上下功夫,不过我们也常常搞一些聚会。你看,这是几年前的一场聚会。不过50年前,发生了一件不同凡响的事,苏联人造卫星发射后。我们发射了第一颗美国卫星,卫星就在左边的照片里。
从此我们180度大转弯:我们从一个火箭研究机构,变为一个探索机构。这个转变几年内就完成了,现在我们成了最重要的组织,代表你们所有人探索太空。不过即使在我们做事的时候,我们也要提醒自己,挫折在所难免。你看,火箭本应该向上飞的,不过有时候却跑偏了。
我们称之为误导导弹。后来,为了纪念一下,我搞了个“误导导弹小姐”的活动,我们每年都搞一次活动选美,游行诸如此类的。现在不合适。有人告诉我搞。我考虑不太合适。我们做一些更严肃的事。你看到的就是上次玫瑰花球(rose ball),我们的火星车上了彩车。左面的是娱乐。右面是火星车刚完成测试准备运道卡纳维拉尔角发射。图上的火星车就是现在火星上的那辆。
"Beware of Safety"是一个器乐摇滚乐队。乐风偏向实验音乐。有即兴爵士乐元素。有重打击摇滚乐元素。把声音向乐器一样处理,可以挖掘更多的抽象声音使演奏更生动,混合了电声乐器和原生乐器。我的工作一半是音乐,另一半也是最棒的。我在喷气推进实验室工作。我参与制造火星车。我知道一些最富才气的工程师,也拥有艺术素质。做你想做的事。要是有人说你不行,你不要听他们的。告诉他们放心,然后做你想做的。
现在先离开娱乐的东西,转到正事上来。人们老是问我们,我们为什么要探索?我们为什么做这些任务,为什么探索它们?我想原因其实挺简单的。130亿年前的宇宙大爆炸,您听说过一些也就是宇宙的起源。不过触动每个人想象力或者很多人想象力的是,从宇宙大爆炸起直到我们拥有这个我们生存的美丽世界。您看看外面:您拥有所有的美景,您身边所有的生命,地球上有智慧的人类,如你和我在这里进行智慧的谈话。所有这一切起源于宇宙大爆炸。所以问题是:怎么发生的?如何进化的?宇宙怎么形成的?星系如何形成的?行星如何形成的?为什么有个星球就有进化了的生命?这种现象普遍吗?可见的围绕恒星运行的每个行星上都有生命吗?
本质上我们都是由星尘构成的。我们起源于星星,所以,下次您很沮丧的时候,照照镜子您可以边看边说,Hi,我在看一颗星。您可以跳过尘埃这段。不过本质上,我们都是由星尘构成。所以,我们所进行的探索,实际上就是在撰写事物进化至今的书。首选的,或者说最容易的,我们可以去火星探索。之所以火星引起特别的关注:因为它离我们不远。你知道,仅六个月我们就可以到那里。在合适的年份需要六到九个月。
火星是个类似地球的星球。稍微小一点儿,火星的组成和地球很相似如果不算上海洋的话(火星没有海洋),火星有极地冰冠。有大气,比地球的要稀薄,所以有天气变化。某些方面与地球非常类似,您可以看到类似的地形,诸如火星上的大峡谷,或者我们所称的火星大峡谷。很像地球上的(美国)大峡谷,不过要大的多。就大小来说,有美国那么大。火星上有火山。火星上的奥林匹斯山,是一个巨型的盾状火山。就高度来说您可以对比一下珠穆朗玛峰,相对于奥林匹斯山,地球上的珠穆朗玛峰相形见绌。给您那个星球上的构造活动和火山活动的图像。我们的一颗卫星抓拍到了,类似地球上滑坡的发生。所以它是一个动态行星,在我们说话的时候活动还在进行。
关于火星车,人们想知道,它们现在做什么呢,所以我要展示一些火星车的近况。这是一个大陨石坑。地质学家喜欢陨石坑,因为陨石坑就像是凭空在地上挖个大坑。您可以看到地表以下。这就是叫做"维多利亚"坑的火星陨石坑,有几个足球场大小。如果您仔细看左上部,就会看到一个小黑点儿。这张照片拍自一颗在轨卫星。我放大的话,您就可以看到:这就是在地表的火星车。这是从轨道上拍到的,我们可以让相机放大地表,我们可以看到地表上的火星车。
我们实际上综合卫星和火星车的照片来指导科学探索,因为这样我们可以观测到很大一片区域然后就可以命令火星车移动到某一特定地点。所以我们现在要做的就是让火星车下到坑里去。所以我们现在要做的就是让火星车下到坑里去。如我所言,地质学家爱陨石坑。原因是,你们中很多人到过大峡谷,在大峡谷的石壁上,您可以看到很多地层。这些地层,就是一百万年前一千万年前或一亿年前的地表,您可以从上面提取沉积物。
如果你仔细看这些地层,就像是在看一本历史书,您可以学到这里过去历史上发生的事件。您所看到的就是陨石坑坑壁的地层,火星车准备下去测量,下到坑里测量岩石的属性和成分。下到坑里测量岩石的属性和成分。驶下这样的斜面有些困难。驶下这样的斜面有些困难。如果是你的话你不会直接下去。在下去之前我们都测试了这些火星车,确保火星车工作正常。记得我上次来演讲的时候,那还是火星车刚着陆不久,我记得好像是着陆100天的时候我告诉大家我感到很意外因为火星车可以坚持运行100天。
四年后,它们还运行正常。现在你会说,查尔斯,你在瞎说,事实恰恰相反。以前我们真的认为火星车只能坚持90到100天,因为它们是太阳能驱动的,火星是有尘土的星球,我们认为尘土会在太阳能电池表面积累,过一段时间我们就不会有足够的电能了,不能保持火星车存活。我总是说聪明很重要,不过偶尔幸运也是好事。这是我们发现的。后来证明偶尔会有尘旋风刮过火星,如你所见,尘旋风刮过火星车后,火星车上的尘土就被吹干净了。就像一辆崭新的小车,这就是火星车存活长久的原因。当然火星车设计的不错,直到现在还在发送各类科学数据。现在两辆火星车都有点变得老旧了。
其中一辆一个轮子卡住了,是一个前轮,所以我们只能倒车行驶。另一辆火星车机器关节有点“关节炎”,运行不太好,走起来像这样,我们可以这样移动机器臂。不过它们还继续提供大量科学数据。当时在休斯敦的控制室就这样。非常像。现在,如果那里有生命的话他在干什么?
我再展示一些火星的美景。就像我刚才说的,火星非常类似地球,看看沙丘。如果我告诉你这些照片是拍自撒哈拉沙漠一类的地方,你也会相信,不过这些照片是拍自火星。其中有一个区域特别吸引我们,火星北部地区,靠近北极,因为我们看到冰盖,我们看到冰盖收缩扩张,类似您在加拿大北部看到的。我们想找到,我们看到了各类的冰川地貌。我们想弄明白,冰的成分,其中含有什么物质。
这是首个要着陆火星北极附近的任务,也是首次是首个要着陆火星北极附近的任务,也是首次将要在另一个星球上接触到水。至少在地球上是,哪里有水哪里就会有生命,所以那里是个潜在的地点可能在火星上过去存在生命。在EDL(进入、下降和着陆)过程中,航天器将会在短时间内从12500英里每小时减速为零。我们进入火星大气。离火星地表70英里。着陆器折叠收缩在我称之为空天穿梭机(aero-shuttle)内。看上去像(装冰淇淋之)锥形蛋卷。
正面是隔热罩,有点像飞碟,大约半英尺厚隔热材料覆盖在正面,就是我们的隔热罩。这是特别的盖子,这个盖子会在进入大气层的时候防止空气摩擦的高温。航天器会与大气产生空气摩擦阻力,利用飞越大气层时的空气摩擦力减速。从这一点,我们将要从时速12500英里减速到时速900英里。外罩的高温可以达到太阳表面的温度。隔热罩的温度可以达到2600华氏度。
内部温度不会很高。大约会达到室温。之后的窗口期我们可以打开降落伞。如果降落伞打开得太早,降落伞就会损坏。布料和接缝就会扯开。那就糟了。打开降落伞的头15秒钟,会从900英里每小时降到250英里每小时。这时就不再需要隔热罩保护我们进入大气层了,所以我们丢弃隔热罩,着陆器第一次暴露在火星大气层中。隔热罩丢弃后,着陆架打开,下一步是雷达系统探测测量凤凰号离地高度。我们减掉了进入大气层时99%的速度。我们完成目标的99%。不过最后的1%,总是最棘手的部分。现在航天器自主决定何时抛掉降落伞。
在离火星地表一公里(3200英尺)处,时速125英里时,着陆器脱离。高度是两个帝国大厦摞起来那么高。从底盖分离后,自由落体。这是非常可怕的时刻,短时间内会出各种状况。着陆器利用所有传感器确保它降落在正确的地点。然后自主的制动发动机点火,慢慢减速,直到安全着陆。地球和火星之间的距离很遥远,需要10分钟火星发的信号才能抵达地球。EDL(进入、下降和着陆)仅在7分钟内就完成。
实际上当我们知道着落器开始EDL(进入、下降和着陆)过程时EDL(进入、下降和着陆)其实已经结束了。航天器设计的很自动化这样它才能自主安全着陆。EDL(进入、下降和着陆)就是极大的技术难题。就是一个航天器飞速冲入外太空然后用一套措施设法减速为零降落在火星表面。这是一个令人兴奋的巨大的挑战。希望着陆过程如我们所见的这样顺利。那将是一个非常紧张的时刻,我们将目睹航天器降落在另一个行星上。
接下来讲一讲我们的下一步计划。我们正在设计下一代火星车的流程中。我多说一下,我们做过的步骤。非常类似设计新产品。如刚才所见,当我们设计凤凰号时,我们得考虑进入大气层时的温度问题。所以我们必须研究各种不同的材料,所需形状。总的来讲我们不必取悦顾客。我们做要做的,就是确保设计一部有效的机器。首先我们一开始就要求我们的雇员充满想象力。我们很喜欢离艺术中心很近,因为实际上,我们有个从艺术中心来的校友,Eric Nyquist,搞了一系列的展示,摆放在我们的任务设计或者是航天器设计室内,好让人们自由的思考。我们有一堆乐高玩具。
这里就是成人的娱乐场,他们坐下来玩做出不同形状,不同设计。然后我们再认真一点,进入到CAD/CAM(计算机辅助设计制造),所有参与的工程师科学家,了解热学性能的,懂得设计的,了解大气层作用的,降落伞的,汇集这一切,然后在计算机里设计航天器,看看是否符合我们的需求。而且,我们还要考虑我们的目标星球的环境。如果要飞到木星,那里有非常高的辐射,木星里的辐射强度和核反应堆里的一样高。想象一下,把你的PC扔到核反应堆中还要正常运行。这就是我们面临的一些小挑战。要进入大气层,我们就要测试降落伞。
那是糟糕的一天,如果发生了这个,我们就需要测试,因为我们要在超音速的情况下打开降落伞。我们在极高速时打开降落伞减速。所以我们必须做各类的实验。给您一个直观印象,这是降落伞和站着的人对比。下一步,我们就要实际造一些测试模型实际测试它们,就在JPL的实验室里,我们称之为“火星场 ”(Mars Yard)。
踢它们,敲它们,丢它们,就是为了确保我们完全了解哪里会出问题。然后修改。然后我们实际造并试飞。这是下一代火星车,有一辆小汽车大小。外面的大罩子,就是起保护作用的隔热罩。基本上明年就可以建成了,明年六月就将发射。这种情况下,这是一个非常大的火星车,我们不能用气囊了。我知道,上次演讲后很多人都说气囊的设计非常酷。不过新火星车与原来的火星车比大了十倍,重了三倍。所以我们用不了气囊了。所以我们用了另一个新颖的设想实现着陆。我们不想它一直推进到地面因为我们不想污染地表,我们想让火星车直接用着陆架着地。所以我们想出了这个新颖的方案,
类似地球上的直升机。实际上,着陆器会悬浮在100英尺高度然后用空中吊臂把火星车降到地表。火星车到处开的时候,它就可以分析岩石的化学成分。它会有个机器臂采样,放在一个炉子里,粉碎并分析。如果火星车不能够到得地方如岩壁太高,我们会用小激光器瞄准岩石,气化一部分,然后分析其中的构成。有点像星球大战,不过这是真的。是真东西。我们可以在火星上做些有趣的事。
我想我要去“魔戒”展示一些我们的发现。“魔戒”有两个东西展示。一个,它是一个非常有吸引力的行星它有美丽的环。不过对于科学家,这个环有着特殊的意义,因为我们相信它们代表,一个小规模的太阳系的形成过程。一些科学家相信,太阳系就是这样形成的,当太阳诞生的时候,有很多尘埃围绕着它然后在环中有些东西聚集在一起,然后形成大岩块,然后形成行星,通过观察土星环我们可以了解我们太阳系是怎样形成的,就像个测试平台。
让我展示一些土星系统。首先,让我们飞跃土星环。提一下,所有这些都是真的。这不是动画,或者其他东西。这实际上是拍自卫星环绕土星轨道的卡西尼号。您可以看到大量土星环的细节,有一些累积在一起形成大的颗粒。这就是为什么土星环有间断,因为形成了小卫星了,在那个位置形成。现在,您认为这些环非常大。没错,它们在宽多上很大,不过厚度却和纸一样薄。非常非常薄。
这是土星环在土星上的影子。这是其中一颗卫星就是由此形成的。所以想象它如纸薄,广大的区域成千上万英里,环绕着。将有各类不同卫星形成,每个都奇形怪状,这会让科学家们忙上数十年,来解释这些东西,然后告所NASA我们需要更多钱来探索为什么这些东西长成这样,或者为什么那样形成。其中有两颗卫星非常有趣。一个叫Enceladus(土卫二)这颗卫星由冰构成,从轨道上测量。由冰构成。不过有些不寻常的东西。看这些斑纹,我们称之为虎皮斑纹,当我们飞跃它们时,我们发现温度升高,就是说这些斑纹比星球上其他地方要热。当我们飞过去回望的时候。我们看到了间歇泉喷流。
这是土星的黄石公园。我们看到冰的间歇泉喷流从星球上喷出。这表明很有可能有海洋,在地表以下。由于动力效应,我们有了这些间歇泉从此喷发出来。我在这里标注了距离,应该是30英里,几个月以前我们让航天器飞越了间歇泉的漂浮物这样我们就可以实际测量物质组成。航天器飞越顶部,我们发现相当多的有机物,混在喷出的冰当中。之后几年,我们会继续环绕土星,我们计划越来越靠近地表进行更精确的测量。
现在另一颗卫星引起了广泛关注,泰坦(土卫六)。土卫六引起关注的原因是,它是一颗比我们月亮大的卫星,它有大气层。大气密度和我们的大气差不多。如果你在土卫六上,会感觉到同样的气压就像在地球。只不过凉了一点,它的大气层主要由甲烷构成。甲烷让人兴奋,因为它是有机物,人们马上想到,生命可以在此进化,如果找到有机物。人们相信土卫六最像生命起源星球,因为它太冷了,有机物不能生成生物物质,它就像地球,封冻了30亿年然后才开始有生机。所以很有意思,展示几个例子,在围绕土星运行时投下一个探测器。我们投下了一个探测器到土卫六大气层。
这幅照片就是我们下降的区域。对我来说就像加利福尼亚的海岸。可以看到河流沿着海岸,那个白色区域就像卡特琳娜岛,看上去像个海洋。通过搭载的仪器,一个雷达仪器,我们发现了湖泊,就像这里的五大湖,很像地球。看上去有河流,海洋或湖泊,有云彩。我们认为还有降雨。非常类似地球的循环,不过那里非常冷,不是水,水会结冰的。这些看上去是液体的东西,应该是烃和乙烷和甲烷,就像加入油箱里的东西。这个星球的循环非常类似地球,不过是由乙烷和甲烷以及有机物构成。如果你在土卫六上,你不用担心4美元的汽油。开到附近湖边,用胶皮管灌就可以了,可以加满汽车。另一方面,如果你划着一个火柴整个星球都会爆炸。
在结尾,我想在以几幅照片做结尾。就是让大家思考,这是航天器从土星背后回望太阳拍摄的照片。太阳在土星之后,我们称之为前向散射“forward scattering”照亮了土星环。我放大一下。我不太清楚您能不能看见,在左上,十点钟方向,有一个黑点,那是地球。我们能看到我们的星球。当你放大的时候,你可以看到地球,就在中间。非常感谢。
参考资料
1.Wikipedia百科全书
2.天文学名词
translate: dahong zhang- Yang Jacky
author:TED
astron
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