獨家/他讓堅毅號登火星的秘密曝光

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記者鍾志鵬/台北報導

「堅毅號」用「空中吊車」方式降落火星 (JPL官網)。(圖/彭家彥博士提供)
「堅毅號」用「空中吊車」方式降落火星 (JPL官網)。(圖/彭家彥博士提供)

事先要演算模擬超過3000種登陸狀況組合,並且要確保其中99%的狀況組合能夠成功。他來自台灣的美國太空總署(NASA)華裔首席工程師彭家彥。是讓《堅毅號》成功登陸火星的重要推手,他帶領的團隊負責《堅毅號》的「自動登陸模擬」。他自臺灣大學土木系畢業後,前往美國《加州理工學院》深造,取得應用力學博士學位,之後進入NASA噴射推進實驗室(Jet Propulsion Laboratory)。越洋接受「三立新聞網」獨家訪問表示,雖然登陸剛過一年,但對探索火星而言,《堅毅號》的任務才剛剛開始,新的發現正在發生中……

 彭家彥博士與歷年火星探測車 。(圖/彭家彥博士提供)
彭家彥博士與歷年火星探測車 。(圖/彭家彥博士提供)

台灣之光彭家彥 成功讓《堅毅號》登陸火星的推手

2021年2月18日,美國火星探測器《堅毅號》,經過大約4.8億公里的飛行,安全登陸火星,並傳回火星表面的影像。立刻震撼地球,引起歡呼。從此刻起,長達數年的探索火星古生命暨採集岩石土壤之旅展開了。

彭家彥博士與火星探測車模型。  (圖/彭家彥博士提供)
彭家彥博士與火星探測車模型。 (圖/彭家彥博士提供)

從地球到火星是一件極高難度的事,而讓這一切「不可能成為可能的」的重要推手是來自台灣的彭家彥博士。彭博士解釋,在這趟火星行動中,負責《堅毅號》的「自動登陸模擬」,事先要演算模擬超過3000種降落方式,並且一定要確保「成功率」99%,「那天」彭家彥向上天祈禱,千萬不要發生那1%無法掌控控制、注定失敗的情況。幸好《堅毅號》成功降落火星,接下來的事,全世界都知道了。

「堅毅號」團隊成員觀看成功降落後回傳的影像 (NASA官網)。 (圖/彭家彥博士提供)
「堅毅號」團隊成員觀看成功降落後回傳的影像 (NASA官網)。 (圖/彭家彥博士提供)

台灣之光彭家彥 細說《堅毅號》不為外人知道的事

彭家彥博士深入淺出地解釋,《堅毅號》火星車重達1,025公斤,加上火星表面的大氣稀薄、重力小,和各種大小石頭、坡度分布等等,地球上找不到相同條件的地方作火星登陸試驗,這時候就必須靠自己帶領的團隊,以電腦模擬的方式做先作3000種「虛擬降落」。

「獨創號」 (Ingenuity) 小型火星直升機 (NASA官網)。 (圖/彭家彥博士提供)
「獨創號」 (Ingenuity) 小型火星直升機 (NASA官網)。 (圖/彭家彥博士提供)

「虛擬降落」要以電腦模擬「堅毅號」用「太空吊車」方式降落火星的三千種可能著陸狀況,而這三千種狀況要組合各種可能的地表石頭分布、坡度分布,加上各種降落狀況的不同參數,從上萬組合中隨機挑出其中的3000種可能著陸狀況。「堅毅號」的設計當然不可能做到100%(3000種可能著陸狀況)都「虛擬降落」成功,設計需要不斷地改進,一直到其中99%(2970種可能著陸狀況)皆能安全著陸,才算大功告成。所以在2021年2月18日當天,非常感恩沒有遇到那另外1%的狀況。

2021年的《堅毅號》火星採樣 2031年才能送回地球

彭家彥博士說明《堅毅號》火星探測車的主要任務之一,是採集火星的土壤跟岩石樣本,然後把這些樣本都先放在一些小容器裡面,留在火星的表面,等到下一個火星計畫,再把這些樣本送回地球。目前《堅毅號》火星探測車的操作,是由另外一批火星地表控制人員在負責。

火星探測車降落傳回來的火星地形照片 。 (圖/彭家彥博士提供)
火星探測車降落傳回來的火星地形照片 。 (圖/彭家彥博士提供)

目前團隊的新任務,已經開始做下一個火星計畫了。目的就是把《堅毅號》所採集的岩石跟土壤樣本,在2031年前後運回地球。但這計畫的規模與經費都太龐大了,美國太空總署沒有辦法獨力完成,所以會跟歐洲的太空總署合作。

送《堅毅號》到火星難 把火星樣本送回地球更難

彭家彥博士表示,目前的規劃是要送一個小型的「採樣車」到火星表面,這個採樣車上面會有一個小的「火星車」,那這個小的火星車就會跑到《堅毅號》放樣本的地點,把樣本收集起來送回到「採樣車」上面。

10 火星探測車降落傳回來的火星地形照片 。 (圖/彭家彥博士提供)
10 火星探測車降落傳回來的火星地形照片 。 (圖/彭家彥博士提供)

這個「採樣車」上面會有一個「小火箭」,這個小火箭就會把樣本送到火星上空的一個軌道,在火星軌道上會有一個「人造衛星」收集這些樣本,收集到了之後,再用另一個「小火箭」運回地球,最後降落在美國陸地上的某個沙漠地帶,整個過程無比複雜,相對《堅毅號》登陸火星更加複雜與困難,將是考驗人類科技的另一個里程碑。

但克服種種困難之後,相信我們整個人類科技文明的水準,又可以提升到另外一個境界。假如一切順利的話,我們應該可以在2031年左右,把火星表面的土壤跟岩石樣本送回地球來做研究。

傳送火星土壤岩石樣本 的火星小火箭 (NASA官網)。 (圖/彭家彥博士提供)
傳送火星土壤岩石樣本 的火星小火箭 (NASA官網)。 (圖/彭家彥博士提供)

對宇宙與火星了解越多 越明白找到另一個地球太難了

浩瀚星河中,地球是最耀眼、最美麗,又充滿生命的一顆星。彭家彥博士探索太空、參與火星計畫數十年,語重心長訴說「火星計畫」對人類的啟示:

放眼宇宙,愛護地球。

原因是什麼?

因為我們對宇宙了解越多,對火星了解的越多,

我們就越發現,在這個浩瀚宇宙當中,

要找到像地球一樣的地方實在不容易。

像火星,目前完全不適合生命的存在,

另一個有可能像地球的星球,也離我們至少數百光年。

即使我們可以光速來旅行,

這輩子也不可能到達另一個可以居住的星球,

所以說,我們真的要記得這句話,

「放眼宇宙,愛護地球。」

因為地球是我們目前唯一既美麗又溫暖的家。

 蒙著藍色輕紗,在太空中獨具魅力的地球 (NASA官網)。(圖/彭家彥博士提供)
蒙著藍色輕紗,在太空中獨具魅力的地球 (NASA官網)。(圖/彭家彥博士提供)

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