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是什么促使你喜歡上了月亮和行星？你一直都對(duì)天空感興趣嗎？

當(dāng)然，童年時(shí)我已經(jīng)對(duì)天文學(xué)很感興趣。我會(huì)和朋友們騎自行車去葉凱士天文臺(tái)，距離我在威斯康辛州德拉文的家大約有24公里。那時(shí)的夜空非常黑，你可以爬上樓頂看流星雨。

除了觀測(cè)以外，你還對(duì)什么感興趣？

我和朋友們?cè)爝^(guò)火箭。我還記得一開始我們做過(guò)的一個(gè)火箭模型，大概5厘米高，鉆了一個(gè)小孔可以往里面放火藥?；鹚幒苋菀着?mdash;—那時(shí)候還沒什么恐怖分子。后來(lái)我們?cè)斓幕鸺秃艽罅恕Ｎ覀冇昧酥睆胶脦桌迕椎匿摴?，裝了好幾千克的推進(jìn)劑，火箭內(nèi)部還放了無(wú)線電發(fā)射機(jī)，這樣能收到信號(hào)把火箭再找回來(lái)。我們會(huì)事先打電話給警察局長(zhǎng)，告訴他我們要發(fā)射火箭，他就會(huì)關(guān)閉這一地區(qū)的道路。要是火箭落下來(lái)砸死了牛，這才是真正的問(wèn)題——你還得給農(nóng)民賠牛錢。

你們?cè)宜肋^(guò)牛嗎？

從來(lái)沒有。

你是怎么進(jìn)入NASA的？

1962年，我在威斯康辛大學(xué)獲得了物理學(xué)碩士學(xué)位，NASA是我唯一想去工作的地方。NASA有兩個(gè)實(shí)驗(yàn)室給了我錄取通知：一個(gè)是克利夫蘭的飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)研究實(shí)驗(yàn)室（今天的格林研究中心），另一個(gè)是加利福尼亞的艾姆斯研究中心。格林中心從事推進(jìn)研究，艾姆斯中心正在為阿波羅計(jì)劃設(shè)計(jì)隔熱罩。兩個(gè)機(jī)會(huì)看起來(lái)都很好，但父親告訴我去西部吧。于是，我選了艾姆斯研究中心。

你是怎么拿到NASA兩份錄取通知的？成績(jī)一定非常優(yōu)秀吧？

你必須記住一點(diǎn)，當(dāng)時(shí)NASA還沒有登上月球。我們還不知道該怎么設(shè)計(jì)隔熱罩，才能保護(hù)飛船安全通過(guò)大氣層。我們不了解飛船要穿過(guò)的大氣包含什么化學(xué)成分。有太多的事情我們都不懂，所以話說(shuō)回來(lái)，你也不必非得是一流的學(xué)生才行。你不一定要有博士學(xué)位?；旧蟻?lái)說(shuō)，你必須能夠解決問(wèn)題，而且是迅速解決，風(fēng)格務(wù)實(shí)。

研制實(shí)用的隔熱罩是你的第一個(gè)項(xiàng)目，對(duì)吧？

我們需要知道飛船返回大氣層時(shí)會(huì)面對(duì)什么，所以我們必須在實(shí)驗(yàn)室中重現(xiàn)那些條件。我們想法是，用兩尊大炮相互瞄準(zhǔn)，一尊炮以15馬赫的速度射出300磅（約136千克）空氣，另一尊射出一個(gè)飛船模型穿過(guò)那些空氣。飛船以如此高速穿過(guò)空氣，在隔熱罩前產(chǎn)生明亮的沖擊波。我的工作室設(shè)計(jì)能夠分析沖擊波發(fā)光的儀器。這些測(cè)量能夠告訴我們被加熱空氣中的化學(xué)過(guò)程，還能告訴我們隔熱罩能否有效地保護(hù)飛船。

你如何設(shè)計(jì)出這樣的實(shí)驗(yàn)，去檢驗(yàn)從來(lái)都沒人實(shí)驗(yàn)過(guò)的條件呢？

我們需要一把性能超出人們想象的槍。普通步槍不可能射出那么多氣體。但艾姆斯研究中心有采購(gòu)商，負(fù)責(zé)購(gòu)買東西。我們給了他很多艱巨的任務(wù)，其中之一是要弄到海軍戰(zhàn)列艦上的大炮。他居然給弄來(lái)了！然后，我們就想辦法把一尊炮旋進(jìn)另一尊，讓一尊炮開火進(jìn)入另一尊里面，這樣我們就造出了一尊巨炮，能夠把所有空氣通過(guò)超聲噴嘴發(fā)射出去。你知道，我們需要在登月方面擊敗俄國(guó)人，所以那時(shí)候NASA沒什么繁文縟節(jié)。我們奉行的哲學(xué)是：讓我們做起來(lái)，快快地做起來(lái)！現(xiàn)在，你需要的大部分東西都得先填一堆表格，成本還比直接出去購(gòu)買要貴得多?；叵氘?dāng)年，我們?cè)诟鞣矫娑紭O端高效。今天的效率低多了。

1969年7月20日，看到阿波羅11號(hào)的宇航員成功登月時(shí)，你是什么感覺？

看到他們成功登上月球，在月球上行走，對(duì)我來(lái)說(shuō)，這顯然太有意義了。更有意義的是，看到他們平安歸來(lái)。登月很偉大，平安回來(lái)更偉大。

阿波羅項(xiàng)目在1972年結(jié)束，登月很快就變得虎頭蛇尾。接下來(lái)你在做什么？

NASA解雇了為阿波羅工作的每一個(gè)人。當(dāng)時(shí)我想在艾姆斯中心再找一份工作。差不多就是到處走走，“你瞧，我會(huì)做很多事情，有什么問(wèn)題需要我來(lái)解決嗎？”后來(lái)，我寫了好幾篇漂亮的研究論文，內(nèi)容涉及地球大氣層和金星、木星及土衛(wèi)六上的閃電。

提議開普勒

是從什么時(shí)候開始，你想去尋找其他恒星周圍的行星呢？

艾姆斯研究中心總是有優(yōu)秀科學(xué)家主持的講習(xí)班。早在20世紀(jì)70年代，就有關(guān)于尋找太陽(yáng)系外行星的講習(xí)班了。一些人，比如弗里曼•戴森（Freeman Dyson，物理學(xué)家兼未來(lái)學(xué)家），在這個(gè)領(lǐng)域就非?；钴S。他們的興趣大多是，嘗試用天體測(cè)量學(xué)尋找行星，也就是測(cè)量由于行星引力導(dǎo)致的恒星位置的變化。我對(duì)天體測(cè)量學(xué)一無(wú)所知，但我做過(guò)隔熱罩，也研究過(guò)閃電，對(duì)光度學(xué)很熟悉——就是測(cè)量光的強(qiáng)度。我開始思考，也許光度學(xué)也是一種尋找行星的方法。我跟講習(xí)班上的一些人談過(guò)，但他們都不感興趣。當(dāng)時(shí)人人都相信，這項(xiàng)工作將由天體測(cè)量學(xué)來(lái)完成。

觀測(cè)星光來(lái)尋找行星的想法，你是怎么發(fā)展出來(lái)的呢？

閱讀文獻(xiàn)很有幫助。我在1971年的《伊卡洛斯》上看到一篇文章，是一位名叫弗蘭克•羅森布拉特（Frank Rosenblatt）的神經(jīng)外科醫(yī)生寫的。這篇文章非常棒，探討了如何通過(guò)測(cè)量其他恒星的星光，來(lái)尋找這些恒星周圍的行星。如果一顆行星從恒星和你的望遠(yuǎn)鏡之間經(jīng)過(guò)，你會(huì)看到光的強(qiáng)度略有下降。不幸的是，羅森布拉特提交了這篇文章后不久，就在一條河上劃皮劃艇淹死了。但我和艾姆斯中心的天文學(xué)家奧德麗•薩默斯（Audrey Summers）開始研究羅森布拉特的文章，并進(jìn)行了一些改進(jìn)，然后我們自問(wèn)，需要什么樣的儀器才有能力進(jìn)行這樣的測(cè)量。1984年，我們?cè)谝黄恼轮锌偨Y(jié)道，地面上的望遠(yuǎn)鏡用這種方法能夠探測(cè)到木星大小的行星。但對(duì)于小得多的地球大小的行星，就必須使用不受大氣層干擾的望遠(yuǎn)鏡，也就是要到太空里去。

那你做了什么，如何把一個(gè)寬泛的概念變成一個(gè)具體的計(jì)劃？

艾姆斯中心有一個(gè)叫做“主任自由資助基金”的東西，NASA各中心可以用這筆錢去做各自想做的事情。我成功地申請(qǐng)到了一小筆資金，大約10000到15000美元，用來(lái)開一個(gè)工作室，或者造一臺(tái)小光度計(jì)用于測(cè)量亮度。人們開始討論，如何才能造出一臺(tái)十分精確的光度計(jì)。我們對(duì)光度計(jì)的要求高得超乎想象：木星大小的行星從太陽(yáng)大小的恒星前面經(jīng)過(guò)時(shí)（這個(gè)現(xiàn)象稱為“凌星”），星光會(huì)變暗大約百分之一。但對(duì)于地球大小的行星，光度計(jì)的精度必須提高1000倍，能夠測(cè)出十萬(wàn)分之一的亮度變化。一步一步，我們開始弄清楚怎么才能達(dá)到這樣的精度。

然后你就構(gòu)想了一艘飛船，能夠用這種方式來(lái)尋找行星？

是的。向NASA遞交提案時(shí)，你必須列出來(lái)儀器上的每一個(gè)部件。我們知道，我們的飛船需要一架大望遠(yuǎn)鏡和光學(xué)探測(cè)器，來(lái)持續(xù)不斷地監(jiān)測(cè)數(shù)千顆恒星，去尋找短暫的凌星過(guò)程。通過(guò)監(jiān)測(cè)很多顆恒星，才能提高找到凌星的幾率，而且你需要更多的統(tǒng)計(jì)手段，去估計(jì)銀河系中存在行星的幾率。從一開始，這個(gè)巡天項(xiàng)目的設(shè)計(jì)目的就是，確定在恒星周圍可居住區(qū)域內(nèi)存在地球大小行星的幾率，也就是尋找能夠維持液態(tài)水、可能存在生命的行星。如果這個(gè)幾率很高，銀河系內(nèi)就可能存在大量生命，銀河系外也是。如果“地球”很少，那么就很難找到生命了。

你是在什么時(shí)候第一次向NASA提出這個(gè)行星搜尋項(xiàng)目的？

1992年，復(fù)審的人很快就拒絕了。他們說(shuō)不存在能做這樣精確測(cè)量的探測(cè)器。我相信有，但當(dāng)時(shí)還沒有證據(jù)。兩年后，我們又提交了這個(gè)項(xiàng)目的修改版，這次他們又因?yàn)橘Y金問(wèn)題拒絕了我們。NASA剛花了10億美元把哈勃望遠(yuǎn)鏡送上了太空，還在為哈勃光學(xué)系統(tǒng)對(duì)焦不準(zhǔn)的慘敗進(jìn)行公關(guān)。他們擔(dān)心再發(fā)射一臺(tái)太空望遠(yuǎn)鏡的花費(fèi)。

你是怎么努力改變他們的想法的？

到了1996年，又有一次申請(qǐng)項(xiàng)目資助的機(jī)會(huì)。此時(shí)，我們已經(jīng)用CCD做了光學(xué)測(cè)量，證明這種探測(cè)器應(yīng)該足夠精確，可以發(fā)現(xiàn)行星。我們還指出，1995年有人發(fā)現(xiàn)了第一顆圍繞類太陽(yáng)恒星轉(zhuǎn)動(dòng)的外星行星。為了搞定這件事，我們還必須做一件事，就是給這個(gè)項(xiàng)目起個(gè)好名字。前兩次提案時(shí)，我們稱它為“地球大小內(nèi)行星幾率”衛(wèi)星，縮寫為fresip。我自己覺得這個(gè)名字挺棒的，可其他人都討厭。卡爾•薩根（Carl Sagan，他一直到1996年去世前都在為這個(gè)項(xiàng)目工作）和團(tuán)隊(duì)的另一位成員說(shuō)：“比爾，我們改一下，換個(gè)更鼓舞人心的名字吧。比如，開普勒。”17世紀(jì)，約翰尼斯•開普勒（Johannes Kepler）提出了行星運(yùn)行定律，我們至今仍利用這些定律來(lái)解釋行星數(shù)據(jù)。他還創(chuàng)立了一些光學(xué)定律，幫助人們了解怎么正確地磨望遠(yuǎn)鏡的鏡片。我讓步了。我們改了名字，在1996年又一次提出了項(xiàng)目申請(qǐng)。

然后，你又被拒絕了？

是的。已經(jīng)證明探測(cè)器能夠工作，已經(jīng)證明我們這個(gè)項(xiàng)目費(fèi)用比哈勃少，而且已經(jīng)改了名字——但是還不夠。NASA說(shuō)，沒有人證明過(guò)，你能夠同時(shí)跟蹤數(shù)千顆恒星，還能保持高精度。他們說(shuō)：“去建個(gè)天文臺(tái)吧，證明這事兒能做成。”于是，我們?cè)陔x艾姆斯研究中心40多公里的里克天文臺(tái)，借了一個(gè)已經(jīng)有故障的老舊小圓頂，里面有臺(tái)小望遠(yuǎn)鏡。我們得封上屋頂，趕走地板下的蛇和老鼠。這里沒有洗澡間，所以如果夜里想洗澡，就得經(jīng)過(guò)一條會(huì)有美洲獅出沒的小路，去有洗澡間的地方。但我們重建了這個(gè)天文臺(tái)，架設(shè)好望遠(yuǎn)鏡，完成了測(cè)量。我們證明，我們能夠同時(shí)對(duì)6000顆恒星進(jìn)行光度測(cè)量。1998年，我們又一次提出了開普勒項(xiàng)目。

這是第四次了，對(duì)開普勒項(xiàng)目是不是幸運(yùn)數(shù)字呢？

不是——NASA又一次拒絕了我們。這次他們說(shuō)，我們必須證明望遠(yuǎn)鏡即使在軌道上，存在宇宙射線和其他干擾的情況下，也足夠靈敏，能夠探測(cè)到地球大小的行星。至少這一回，他們給了50萬(wàn)美元，讓我們?cè)趯?shí)驗(yàn)室里證明這一點(diǎn)。艾姆斯研究中心也插手了，又借給我們50萬(wàn)美元。NASA總部認(rèn)為，我們得花上兩三年時(shí)間來(lái)設(shè)計(jì)和建造這堆東西，這樣就會(huì)錯(cuò)過(guò)下次申請(qǐng)?zhí)岚傅臅r(shí)間，自己就放棄了，他們也好落個(gè)省心。

這次沒有“采購(gòu)商”幫忙，你得自己造個(gè)原型機(jī)了。你是怎么做的呢？

我們做了個(gè)壁櫥大小的設(shè)備，長(zhǎng)寬都是1.2米，高3米。在底部，我們放了個(gè)球，球里面裝了燈。光從球中射出來(lái)，再穿過(guò)被一個(gè)用激光鉆了很多孔的金屬盤，每個(gè)孔代表一顆恒星。在頂上，我們放了一臺(tái)小望遠(yuǎn)鏡和一個(gè)CCD，測(cè)量所有“恒星”的亮度。然后我們晃動(dòng)望遠(yuǎn)鏡，就像在太空里會(huì)發(fā)生的那樣。最困難的部分是要模擬只有百萬(wàn)分之84的亮度變化——這是地球大小的行星從太陽(yáng)大小的恒星前面經(jīng)過(guò)時(shí)產(chǎn)生的變暗幅度。即使把一塊玻璃擋在一個(gè)孔前，導(dǎo)致的亮度降低也高達(dá)4%！所以，我們必須發(fā)明一些新的東西。我們用極細(xì)的電線橫在孔的前面，然后給電線通電。電線發(fā)熱后，直徑方向會(huì)膨脹幾個(gè)原子大小，正好擋住適量的光線。一切搞定之后，我們證明即使在太空里晃動(dòng)的情況下，探測(cè)器也能完成這些觀測(cè)。

NASA認(rèn)為這個(gè)實(shí)驗(yàn)得花幾年時(shí)間，你們實(shí)際上用了多久？

我們用了6個(gè)月就完成實(shí)驗(yàn)，發(fā)了一份技術(shù)報(bào)告給NASA總部，及時(shí)提交了申請(qǐng)書。2000年1月，NASA終于說(shuō)：“我們投降了，來(lái)拿錢吧。”他們給了我們一些資助，但告訴我們得跟其他兩個(gè)項(xiàng)目競(jìng)爭(zhēng)。然后在2001年，他們正式批準(zhǔn)了我們的項(xiàng)目，發(fā)射日期安排在了2006年。

但隨后你們遇到了資金問(wèn)題？

就在剛獲得資助之后，NASA告訴我們，第一年還拿不到錢。我當(dāng)時(shí)就抓狂了，團(tuán)隊(duì)的一些關(guān)鍵人員都想走了。幸好，當(dāng)時(shí)NASA總部的科學(xué)項(xiàng)目主管安尼•金尼（Anne Kinney）弄到了錢，給了我們100萬(wàn)美元作起步資金。2005年，我們正在快速制造各種東西時(shí)，遇到了另一個(gè)問(wèn)題。NASA在那個(gè)財(cái)年已經(jīng)過(guò)去6個(gè)月的時(shí)候通知我們，他們不得不把我們的預(yù)算砍掉一半——這意味著我們已經(jīng)把這一年所能得到的全部資金花光了。我們唯一的選擇，只能是解雇所有的人。到第二年再雇新人，重新培訓(xùn)。結(jié)果，項(xiàng)目的總費(fèi)用增加了好幾百萬(wàn)美元，還造成了一年的延誤。

即使遇到種種狀況，你們還是在2009年準(zhǔn)備好了讓開普勒升空。發(fā)射前的準(zhǔn)備階段過(guò)得如何？

開普勒準(zhǔn)備用德爾塔II型火箭發(fā)射。這種火箭的第三級(jí)有些毛病，引線工作不正常。有時(shí)它會(huì)在錯(cuò)誤的時(shí)間點(diǎn)火，有時(shí)甚至根本點(diǎn)不著。就在發(fā)射之前，有兩枚德爾塔火箭豎立在卡納維爾拉爾角的發(fā)射臺(tái)上，一枚要發(fā)射軍方的GPS衛(wèi)星，一枚要發(fā)射開普勒。軍方的人告訴我們：“你們會(huì)先發(fā)射，我們想看看引線是否正常。”

這肯定讓你更緊張了。

是有些焦慮。但經(jīng)過(guò)這么多年之后，你對(duì)這種焦慮已經(jīng)相當(dāng)習(xí)慣了。

經(jīng)過(guò)這么些年的計(jì)劃，終于看到開普勒升空了，感受如何？

能看到開普勒進(jìn)入軌道真是太棒了。但最大的興奮來(lái)自于三四個(gè)星期之后，我們看到了它傳回來(lái)的全幀圖像。恒星都在上面。衛(wèi)星沒有抖動(dòng)，照片非常棒。

搜尋外星行星

該說(shuō)說(shuō)具體細(xì)節(jié)了。開普勒搜尋行星，到底是如何工作的？

開普勒就像一個(gè)巨大的數(shù)碼攝像機(jī)，一直對(duì)著天空中某個(gè)角落里的一組大約17萬(wàn)顆恒星拍照片。這個(gè)系統(tǒng)每6秒鐘拍一張照片，然后記錄每一顆恒星30分鐘內(nèi)的平均亮度。我們把所有這些數(shù)據(jù)在衛(wèi)星上保存一個(gè)月，然后衛(wèi)星掉頭朝向地球，把數(shù)據(jù)傳輸給我們。

聽上去數(shù)據(jù)量似乎大得讓人不知所措，你們?cè)趺刺幚硭鼈兡兀?/strong>