我們需要執著和探索的精神

克卜勒空間望遠鏡

開頭，先說一點跟標題貌似一點不相關的事，或者叫科學故事。

克卜勒空間望遠鏡是NASA（美國國家航空航天局）為了尋找太陽系外恆星是否擁有圍繞他們公轉的行星的儀器。2013年5月15日，克卜勒空間望遠鏡由於反應輪故障，無法設定望遠鏡方向，因此被迫停止其搜尋系外行星任務，2013年8月18日，NASA表示無法修復，正式結束其主要科學任務。從它2012年11月被延長任務時間為止，克卜勒空間望遠鏡已經發現了千餘顆系外行星。

其實，說起來克卜勒空間望遠鏡的工作原理很簡單。打個比方吧，夏天的夜晚總會有很多飛蛾和其他昆蟲圍繞著路燈飛，每當有飛蛾飛過路燈的時候，站在下面看的話就會有一部分光被飛蛾擋住，燈泡就會略暗一些，現在可以把路燈比作是太陽系外的其他恆星，而飛蛾就是他的行星，克卜勒空間望遠鏡就是站在路燈下的我們，記錄下由系外行星「凌日」而引起的恆星光線減弱，從而發現系外行星，進而發現適合生命繁衍的行星。

但是，克卜勒空間望遠鏡的立項可不是一帆風順的，說到這裡就必須提起一個人，他就是比爾·博魯茨基（Bill Borucki），正是因為他對天文學的執著和對科學探求的精神才是我們今天有了如此開闊的眼界，也許你會說就算沒有發現系外行星生活不也還是如此嘛！對人類生活又有什麼影響？好吧，我目前的知識水平無法回答你這個問題，請允許我繼續往下說，當然您也可以就此打住不再繼續往下看。

比爾·博魯茨基

博魯茨基這個人自幼就非常喜歡科學，尤其是天文學，也非常喜歡看星星。他曾經和朋友們騎自行車去葉凱士天文臺，距離他在威斯康辛州德拉文的家大約有24公裡。那時的夜空非常黑，黑到可以爬上樓頂看流星雨。他還和他的小夥伴們一起製造並發射過火箭，那時候他們用好幾釐米的鋼管做了一個火箭模型，裝了好幾千克的推進劑，火箭內部還放了無線電發射機，這樣能收到信號把火箭再找回來。在一次接受採訪的時候他說：「我們會事先打電話給警察局長，告訴他我們要發射火箭，他就會關閉這一地區的道路。要是火箭落下來砸死了牛，這才是真正的問題——你還得給農民賠牛錢。噢，當然我們並沒有真正的砸死牛」。

1962年博魯茨基從威斯康辛大學取得了碩士學位，因為他只想為NASA工作，所以成為了美國阿波羅登月計劃一份子。但是阿波羅計劃以後美國取消了登月的項目，解僱了所有為這個項目服務的人，而博魯茨基也在其中。不過，博魯茨基卻沒有向其他的人一樣離開NASA，他向NASA推薦向太空發射一架天文望遠鏡，去尋找千萬億公裡以外像地球一樣的行星，不過NASA直接拒絕了，這也是他的提議第一次被NASA拒絕，雖然他沒有放棄，但是這也不是他唯一的一次被拒絕。

因為NASA不相信這個東西可行，所以如果想讓NASA撥款支持的話博魯茨基就要證實這完全是可行，而這談何容易。要知道從距離我們千萬億公裡以外的地方，看地球飛過太陽的時候，太陽的亮度只會暗十萬分之一，只有能達到這個精度博魯茨基的構想才能夠實現，當然也只有證明了這些才能有機會說服NASA。所以他就組織了一些愛好者構建了自己的團隊，開始做這份似乎沒有任何前程，也沒有任何意義的工作。

沒有資金、沒有先進的技術、沒有有用的材料，甚至沒有任何人會認為他們能成功，遭受了所有人的白眼，連他的家人也對他的做法無法理解。但是這並沒有動搖他的決心，因為這是他認準了的東西，這肯定會成功，「永不言敗」就是他們的信念。1987年，博魯茨基和他的團隊在NASA和NIST舉辦的一次研討會上介紹了他們開發高精度光度計的工作。此後，他們製造了幾個不同的樣機用於證實他們的思路。1994年，當NASA再次徵集「探索計劃」的項目時，他們的團隊再次遞交了這個項目。這一次，他們提出把衛星放置在一個拉格朗日點 (Lagrangian point) 上。理想狀態下，兩個同軌道物體以相同的周期旋轉，兩個天體的萬有引力與離心力在拉格朗日點平衡，使得衛星與前兩個物體相對靜止。當然衛星在這個位置上並不能做到完美的平衡，所以必須開動發動機做一些調整，而發動機和燃料都很昂貴。由於預算超過了「探索計劃」允許的限額，NASA第二次否決了他們的項目。

1996年，這個團隊第三次提出了他們的項目。為了減少開支這一次他們把衛星換到了日心軌道上，而且提出了三個旨在減少開支的設計方案，為了紀念德國偉大的天文學家克卜勒，他們把項目改名為「克卜勒」。這一次NASA又對他們的CCD技術提出質疑，雖然他們在矽谷以東的利克天文臺上已經測試了他們製造的CCD探測器已經得出結論，用這種探測器再加上用數學公式對數據做系統的修正，他們可以把精度提高到10-ppm，從而滿足尋找類地行星的精度要求。但是項目評審人懷疑他們能把這個系統全自動化，除非他們可以「造一個系統出來看看」。於是他們在利克天文臺就真地造了一個自動光度計並把數據聯到埃姆斯研究中心的計算機系統上，從讀取數據到分析數據，他們有了一個自動的系統。

1988年，NASA的「探索計劃」再次徵集項目時，他們第四次提出了這個項目。雖然他們在科學上證明了項目的價值，技術上證明了項目的能力，數據上也實現了自動化。但NASA第四次否決了他們的申請，因為他們「沒有證明抗幹擾的功能」，當衛星在發射到了軌道上以後會有定位抖動和恆星變化等幹擾，他們必須能在有幹擾的情況下仍然保證得到同樣的精度。

這可是一個大的考驗，要知道在地球的大氣層內幾乎是無法模擬出空間的環境，似乎這個考驗是他們無法驗證的事了。經過一次次的失敗後，他們又一次的成功了。在一塊鐵板上扎出一些各種尺寸的小洞，從鐵板的後面加一個燈光源，這樣在鐵板的另一面看上去就像是星空了。實驗時讓鐵板震動起來以達到數據擾動的效果。人造星空是有了，他們還必須在這個人造星空裡能夠讓「星星」的亮度發生84-ppm的變化，這也不是輕而易舉的事情。如果用一塊玻璃蓋住小洞的話，亮度只減少百分之八，距離要求還差一千倍。你能想像到他們用了什麼辦法解決了這一問題嗎？算了吧你肯定猜不到，他們在小孔上用一個金屬絲通過，金屬絲的兩端加上電極，通電後金屬絲會發熱，因熱脹冷縮的原理可以讓金屬絲發生原子級別的體積變化，於是他們再次的成功的證明了抗幹擾的能力。

2001年，他們的項目申請終於被批准，而這時候距離博魯茨基在羅森布拉特的基礎上重提這個概念也已經16年，距離他的團隊第一次申請資助也已經10年了，又經過8年的時間，「克卜勒太空望遠鏡」發射升空。

克卜勒空間望遠鏡所在位置以及觀測範圍

這樣一個曾經被認為不可思議的項目終於實現了，隨後他的望遠鏡發現了大量的系外行星，而他也由於對信念的執著和對科學無休止探索的精神，獲得了全世界的認可，他證實了我們所在的銀河系裡面的1500億顆恆星裡至少有一半擁有他們的行星，如果你非要問這有什麼價值的話，我只好說這裡面已經發現了大約一千五百不到地球兩倍大的行星，可能是接近地球的巖石構成，比較溫暖的星球，可能適合人類的生存。

我們需要執著和探索的精神，應該用理性的思維去思考並堅持自己正確的觀點，像方舟子先生一樣雖然受到中國眾多傻子的辱罵和非議，但他毫不氣餒，因為他清楚辱罵他的人越多就說明他需要做的科普工作越重要。

堅持，探索！