從「曉」號金星探測器成功入軌看人們對宇宙開發的態度變化

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2015年12月7日,日本宇宙航空研究開發機構(JAXA),時隔5年之後,再次嘗試讓「曉」號金星探測器進入金星繞飛軌道,並取得了成功。這5年之間,日本社會對於宇宙開發的態度也發生了很大變化。

宇宙開發中「圓滿成功」易被遺忘

美國國家航空暨太空總署(NASA)的阿波羅計畫,從阿波羅7號到17號的載人飛行,全都以某種形式取得成功。其中,阿波羅11號,和登月直播視訊中的那句話「這是人類的一大步」一起,已成為歷史中濃重的一筆。還有,雖已進入繞月軌道但因機器故障而不得不放棄登月的阿波羅13號,不僅有返回地球時的紀錄片,還通過漢克斯(Tom Hanks)主演的賣座電影,讓我們留下了深刻印象。但是,其他9次阿波羅號載人飛行,無論是登月還是太空人太空行走或長時間停留月球軌道都成功了,可普通人對此卻印象淡薄,甚至可以說正在被人們遺忘。因為,那幾次都「圓滿成功」了。

「曉」號金星探測器入軌失敗後的5年裏

12月7日,日本的「曉」號金星探測器再次嘗試進入金星繞飛軌道。2天之後證實入軌成功。「曉」號金星探測器是2010年用H-2A型運載火箭17號機發射的,原本是要進入金星繞飛軌道,但由於噴射裝置發生故障,最終入軌失敗。這次則是在5年之後,再次嘗試入軌並取得了成功。繼前蘇聯、美國和歐洲之後,日本也終於開始探測金星了。這是日本探測器首次進入圍繞地球之外的行星飛行軌道。

發射「曉」號探測器的2010年,對於日本的宇宙開發與探測事業來說,是劃時代的一年。對於那年5月21日發射的「曉」號探測器,大概並沒有多少人留有印象。但3週之後的6月13日發生的事件,很多人應該還記憶猶新。那就是,「隼鳥」號小行星探測器重返大氣層。很多太空相關人士在澳洲沙漠裏的樣品艙著陸地嚴陣以待。「隼鳥」號重返大氣層的情景,通過Ustream、niconico動畫以及大學的項目小組等在網上直播。而且,二十世紀福斯、松竹、東映這3家電影公司,分別製作了劇場版電影,形成了日本宇宙探測上少有的一次熱潮。受此影響,半年後「曉」號探測器進入金星繞飛軌道的嘗試雖然失敗了,但也受到了難以想像的空前關注。

那之後的5年裏,「曉」號探測器並非漫無目的地在宇宙中漂流。雖然「曉」號探測器控制系統有部分受損,但照相機等觀測設備仍然完好。因此,又進行了再次挑戰,不僅進入了變更後的繞飛軌道,「曉」號也取得了一些科學成果。2011年3月,利用在軌位置正好處於太陽和金星的連線之間(「太陽-曉-金星」)的時機,「曉」號對金星進行測光。2011年6月,「曉」號當運行到地球和太陽連線延長線(「地球-太陽-曉」)上時,通過超穩定振盪器向地球傳送了無線電波信號。地球一側接收到了掠過太陽噴出的帶電粒子和太陽風傳送而來的電波信號,據此獲得了與太陽風活動相關的資訊。超穩振盪器原本是為觀測金星而訂做的,但現在這樣加以利用也再合適不過了。

雖說如此,但長達5年的太陽系遠航,應該來說讓「曉」號探測器增加了很大負擔。未曾預想過的近日飛行,使探測器暴露在高溫之下,無法保障設備是否還能正常運作。而且,用於入軌的噴射裝置在5年前就已損壞,這回再次嘗試入軌,只能依靠調整探測器姿勢的小型噴射裝置來完成等等,現在的條件比5年前要困難得多。在這種狀況下,「曉」號就像穿針引線一般,成功進入了金星繞飛軌道。

宇宙探測事業上延續性很重要

「曉」號探測器在7萬2千m的高度拍攝的金星照片(日本時間12月7日下午2點19分左右/JAXA提供)

由於地球發出指令和機器響應動作之間存在時間延遲等現象,探測器的操控存在特殊的困難。而且,只要是人類製造的精密儀器,都有可能發生某種程度的問題。在此前提下,完成任務是否可能,如果不行是否有可能完成其他任務,需要當場迅速作出判斷。「隼鳥」號就是具有象徵意義的例子。雖連續發生故障,但每次操控小組都費盡腦力進行搶修,最終「隼鳥」號重返地球,在大氣層燃燒殆盡,感動了許多人。

但如果拋開操控不說,而是站在其他角度來看的話,不可否認有很多問題是應該在設計層面就解決的,比如「隼鳥」號發動機運轉不良,樣品回收步驟的改變,超小型探測器Minerva投放失敗,等等。要解決這些問題,就必須把實際操控中獲得的知識和經驗反饋給設計方面,持續推進開發工作。要想讓包括研究所學生在內的年輕研究人員和技術人員,在從設計到操控的全過程繼承現場判斷能力,有時甚至讓他們經歷故障,就必須保證項目的延續性。如果上一項目和下個項目相隔太久,就很難培養「現場感覺」。但遺憾的是,由於預算受限,並不總能如願以償。日本宇宙探測事業就是在這種情況下想方設法推進的,這就是現狀。

「圓滿成功」成為日本宇宙開發的常態

在「曉」號探測器再次嘗試入軌的大概2週前,H-2A型運載火箭9號機成功發射了加拿大的通信廣播衛星「Telstar 12 VANTAGE」。對於日本來說,這是首次來自海外訂單的「商業發射」。H-2A火箭的第2級發動機LE-5B,在世界上首次採用了多次點火技術。用汽車來打比方就是,在高速公路直線下坡路時,關閉發動機繼續行駛,當轉入上坡動力不足的時候,才再開動引擎,這可使行駛距離出現飛躍式成長。在沒有「加油站」的宇宙航行中,它相當於能夠把衛星一直送入靜止軌道的快遞員。這對於商業發射來說有著重要意義。但由於一直「圓滿成功」,並沒引起多大的注意。

在「隼鳥」號發射4年後(2007年),又發射了月球觀測衛星「輝夜姬(月亮女神)」號,操控和觀測任務都圓滿完成。但也正因為「圓滿成功」,仍然幾乎無人關注。而故障頻頻的「隼鳥」號,因為故障而受到關注,搶修工作也受到輿論好評,只能說頗具諷刺意味。

當然,「輝夜姬」號探測月球被「隼鳥」號搶了風頭也好,「Telstar 12 VANTAGE」成功發射人們的印象卻不深也好,這些都不見得就是壞事。太空人士可能有些不甘心,但無論是探測器、觀測衛星,還是向太空站運送物資的貨運飛船,日本都已經成功發射過多次了,單個項目沒有給人留下印象。而且,近年來大多數都是「圓滿成功」。以前,一旦出現因為故障導致火箭發射或衛星入軌失敗的時候,媒體就會激烈責難,說什麼「多少億日圓都浪費了」、「用稅金製造的衛星成了太空垃圾」。但最近,媒體也不怎麼批評了。

日本社會能容忍「成功的失敗」嗎

開頭曾提到的阿波羅13號,並沒能實現登月這一原定的主要目標。但在美國,其作為「成功的失敗(successful failure)」受到高度讚揚。時任總統尼克森稱讚阿波羅13號的太空人和為他們返回地球提供支援的操控團隊所作出的努力,並授予他們總統自由勳章。我覺得就是在那時,美國社會對於宇宙開發與探測的態度發生了變化。

作為「日出稍前和日落稍後最亮的星星」,日本人對金星早已熟悉。日本人對金星的探測就要開始了。只是,「曉」號探測器的設計壽命是從2010年發射算起的4年半,而且已經受損過。在探測過程中如果「曉」號出現戲劇性的終結,即使未能完成當初設定的任務,可能也會像「隼鳥」號一樣為人們所熟知吧。又或者說,如果平安無事地完成了任務,然後在某個時候突然失去音訊,那就是「圓滿成功」。於是,人們可能就會逐漸把它遺忘了。

最終,「曉」號是留在人們的記憶中,還是作為「圓滿成功」被人遺忘,現在還未可知。只是,「曉」號探測器發射的2010年,「隼鳥」號歷經磨難,乃至感動了很多人。從那以後,對於宇宙開發中的事故和再次嘗試,日本社會形成了寬容的氛圍。而這一點,可以說保障了此次「曉」號探測器再次嘗試入軌的成功。

標題圖片:「曉」號金星探測器示意圖(圖片提供:JAXA)

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