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“八十亿美元或破产”:从盗版到“愚蠢的错误”——詹姆斯·韦伯太空望远镜几乎发射失败的疯狂故事

  • 2024-12-06
  • Armanda
阿丽亚娜 5 号火箭搭载美国宇航局詹姆斯·韦伯太空望远镜。 (图片来源:Bill Ingalls/NASA via Getty Images)

在这段摘录中“创造之柱:詹姆斯·韦伯望远镜如何解开宇宙的秘密”(Little,Brown Book Group,2024 年),作者理查德·帕内克 (Richard Panek) 讲述了推出该书背后的令人瞠目结舌的故事。——以及它是如何在最后一栏差点摔倒的。


2011年11月,国会对韦伯的命运做出了裁决。是的,他们会继续为其提供资金,但他们这样做时会附带一个警告,即不可侵犯的预算上限:

八十亿美元,否则就会破产。

“如果他们要取消,那也没关系,”迈克·门泽尔在未来几年告诉他的团队。 “别担心。根本不用听。”

门泽尔必须定期出席审查委员会(他的哈勃望远镜长期同事和韦伯合作者彼得·斯托克曼曾将其比作歌舞伎剧院),以解释为什么该项目耗时如此之长或成本如此之高。他的回答与 20 世纪 90 年代末弗兰克·马丁首次向他展示洛克希德·马丁天文台计划时所说的差不多:

依靠分析——完成卫星遮阳罩一侧部分的数学模型,然后为遮阳罩另一侧部分完成另一个数学模型,然后看看模型是否匹配——比把整个套件和堆放在一个几层楼高的房间里并摇晃它,就好像没有明天一样,包含更大的人为错误可能性(如果压力测试失败,就任务的未来而言可能就不存在了)。

门泽尔告诉审查委员会,他需要的是“裕度”——不仅是误差幅度的缩写,而且是超出误差幅度的误差幅度的缩写。 “正常规则在这里不适用,”门泽尔喜欢说。 “这是处女地”——充满可预见的挑战,但对他的目的来说更重要的是,也存在不可预见的威胁。韦伯团队将他们无法想象的问题称为“未知的未知”。

“您需要多少保证金?”一位或另一位项目经理会定期询问门泽尔。

“尽我所能,”他回答道。

预算超支、官僚主义渎职、国会监督、审查委员会的清算、重新思考如何从头开始测试太空望远镜的整个过程:韦伯都挺过来了。然而,直到 2010 年代,另一个因素继续对预算和发布时间表造成严重破坏——门泽尔称之为“愚蠢的错误”。

其中一个错误是错误接线,导致原型机的一些电气元件烧毁,例如推进剂的压力传感器(该传感器或多或少是燃气表)。我们可以在没有压力传感器的情况下飞行吗?门泽尔的团队必须就这个问题进行辩论。判决结果:不。所以他们必须更换它们。

另一个愚蠢的错误:使用不适当的溶剂损坏了天文台的推进阀。

还有一个:遮阳板上有七滴泪水。

另一个:对遮阳罩的振动测试,最终导致数十个螺栓松动并在测试室周围弹跳。问题原来是螺栓的螺纹太少。 (几个月后,团队成员一直在设施的缝隙中打捞螺栓。)

部分原因是这些事故,启动日期从 2018 年 10 月推迟到 2019 年 6 月。美国政府问责办公室在对延迟进行调查后发布了一份分析报告,警告称即使将启动日期定在 2019 年 6 月也可能过于乐观,而且实际上是在问责办公室发布该分析一个月后,宣布进一步推迟到 2020 年春季。它还承认韦伯已经达到了国会规定的 80 亿美元或破产的预算上限……如果望远镜要升空,就需要超过这个上限。

太空中 JWST 的概念图。(图片来源:阿拉米)

2019年1月,国会批准进一步注资8亿美元,使总支出达到88亿美元。随附的报告是残酷的。报告称:“美国宇航局及其承包商对 JWST 的管理不善、完全缺乏仔细监督以及整体基础工艺较差感到非常失望。” “美国宇航局及其商业合作伙伴似乎认为,国会对该项目和其他开发工作的资助是一种权利,不会因未能按计划或在预算范围内而受到影响。”国会再次威胁该项目的存在:“NASA 应该严格遵守这一上限,否则根据这项协议,JWST 将不得不寻求节省成本或取消任务。”

“忘记他们吧,”门泽尔告诉他的团队。 “我不在乎他们说什么。如果你发现问题,就说出来,如果我们必须推迟,我们就会推迟。”他将发射的最后准备工作比作折叠降落伞:“一个小错误,我们就完蛋了。”

随后,新冠疫情爆发,工作进度放缓,促使我们于 2020 年 7 月宣布,该望远镜将不早于 2021 年 10 月 31 日发射。

两年来,韦伯的组件一直在帕萨迪纳郊外的美国宇航局喷气推进实验室组装。现在,望远镜开始从长滩出发,前往位于南美洲东北海岸、法属圭亚那库鲁附近的欧洲航天发射场的发射台。地球的自转有助于增加火箭发射的动量,而赤道处的自转最大;库鲁距其以北仅三百英里左右。但望远镜不能像货轮上的一件货物一样运输。它需要一个特殊的温度和湿度控制容器。 (货物本身有相反的要求:它需要尽可能地非特殊、匿名,以防止海盗可能劫持这艘船并将价值 88 亿美元的货物扣为人质,无论这种可能性有多小。)

该天文台历时十六天,全长 5,800 英里,沿着墨西哥西海岸,穿过巴拿马运河,沿库鲁河而上到达帕里亚卡波港,最后顺利进入法属圭亚那发射场附近的一个处理设施,但随后遭遇了颠簸。一根高张力夹带折断,震动了天文台。检查未发现任何损坏,但 12 月底的发射又推迟了几天。

在最后几周里,甚至望远镜的名称也成为了一种干扰,尽管是出于公共关系的目的。历史人物詹姆斯·韦伯(James Webb)在 1940 年代末和 1950 年代初担任国务院二号人物,然后在 1960 年代担任 NASA 局长,这期间恰逢历史学家所说的“薰衣草恐慌”——对联邦机构 LGBTQ 员工的搜查和清洗(表面上是因为他们可能会受到勒索,从而构成安全风险)。调查并未发现詹姆斯·韦伯参与其中的具体证据,但官僚主义和偏执之间的联系足够密切,以至于一些天文学家决定牺牲语言上的便利性,此后将望远镜称为“JWST”,而不是单音节的“韦伯”,而只称为“JWST”,一个六音节的达格伍德三明治。

团队监控 JWST 的发射。(图片来源:Bill Ingalls/NASA via Getty Images)

尽管该任务在过去几十年里一直存在非线性历史,但如果没有很多进展,它就不可能到达最后阶段。如果你处于漩涡的眼中,甚至仔细观察它,你可能会错过这个视角。即便如此,参与该项目的任何人都无法知道如何一切进展顺利,直到搭载韦伯的阿丽亚娜 5 号火箭不仅升空,而且安然度过了“六个月的恐怖”(正如媒体喜欢说的那样)。在那几个月里,天文台将面临 344 个 NASA 术语中的“单点故障”,即执行的技术将揭示本次任务所特有的发明和独创性奇迹是否真的在现场(也就是说,在太空中)发挥作用,其中任何一个的失败都会破坏整个项目。

不过,前六个月并不是该研究所和美国宇航局的科学家们最关心的。相反,这是前三十天。或者甚至可能是前两周,韦伯将在此期间执行一些最复杂的练习。

由于预计 2021 年 12 月 24 日将出现大风,最后一次发射推迟了。 12月25日上午,在研究所二楼指挥中心,在主楼楼下礼堂,在世界各地航天设施的观摩派对上,在各大洲的电脑屏幕前,人们聚集在一起观看和等待。

巴尔的摩时间上午 7 点 20 分(巴尔的摩时间从此成为接收韦伯非地面通信的官方时间戳),发射倒计时达到了 20 世纪 60 年代太空竞赛的遗迹:发射倒计时。

迪克斯…

九…

八…

九月…

六…

五…

四…

三…

二…

统一…

……

起飞!

摘自理查德·帕内克的《创造之柱》。版权所有 © 2024 理查德·帕内克。经利特尔布朗公司许可转载。版权所有。


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