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有“太空星尘捕手”之称的美国航空暨太空总署(NASA)喷射推进实验室(JPL)华裔资深科学家邹哲(Peter Tsou),继2006年推动“星尘计划”(Stardust Project)捕捉彗星星尘返回地球后,近年又积极筹划提出赴土星卫星二采集物质的新太空探索计划。
解开46亿年前太阳系及生物形成的奥秘,是每位太空科学家的终极梦想,邹哲也不例外。
邹哲自1981年开始投入“星尘计划”筹划,前后历经13次提案,美国航天总署终于在1994年接受提案。1999年升空的“星尘号”,2004年接近“维尔德二号”(Wild 2)彗星时,张开一个表面充满气凝胶(Aerogel)的八角形采集器,这个像一个特大号网球拍的捕手,开始采集彗星周边和星际间的星尘微粒,并于2006年完成任务返航,采集到样本立即分送世界各地200位科学家化验,用最精细、最先进的仪器分析研究。
由于彗星是太阳系46亿年前形成的最好样本,邹哲主导的“星尘计划”当年捕捉回彗星的尘埃不仅数量多,尘粒完整,最后化验结果可能推翻太阳系诞生理论,为宇宙形成提出新解释,因而引发科研界高度关注,更成为各国报章杂志争相报导的风云大事。
邹哲表示,他捕捉星尘的构想与灵感,是来自像果冻一般的“气凝胶”,该材质以硅为主要成分,极轻、极软,可充分吸收撞击力,足以保护质量不到百万分之一克的尘粒。
运用气凝胶,邹哲设计出一种有如网球拍的“硅气溶胶网格”,这个“网球拍”是由99.8%空气与0.2%硅组成的超轻物质,几乎可在空中浮起来。
邹哲解释,这个采集器外观虽像网球拍,但其实用“苍蝇拍”来形容更贴切,因为它可像拍苍蝇一样黏住、保存彗星物质粒子,且不影响粒子本身特性。
为实现以“硅气溶胶网格”捕捉彗星星尘返回地球的构想,邹哲前后耗费25年,以长达四分之一世纪才于2006年逐梦成真,当时他曾有感而发,“这将开启我们拓展彗星研究的第一步,或许未来在此基础上,我们还会发起另一次‘星尘’计划”。
邹哲的“星尘计划”再起,就是前往土星的卫星二采集喷泉物质。他指出,土卫二是地球以外第二个具备生命存在三要素的星球,它摄氏零下273度的表面下存在液态水,且表面下有热源及碳化合物,因此激发他再度筹划前往土卫二的新太空计划,将采集土卫二表面剧烈喷发的大量物质。
这项新计划将于2014年向美国航天总署提案,总经费约需5亿元,计划执行时间约为“星尘计划”三倍,打造宇宙飞船需时四年,太空往返飞行时间为13.5年。
邹哲对未来计划充满信心,他所提的土卫二太空探索计划,是无人太空飞行计划,飞航需时不到14年,若是采航天员登空飞航,时间至少要20至30年,无论安全性、时间及成本效益,都无法与他的构想及提案相比,他的新计划乃奠基于“星尘计划”的成功经验上。(陈慈晖)
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