1992年2月27日,我们受邀来到联合国总部举行的特别代表会议上发表演讲。在长达3个小时的赛多尼亚研究成果展示过程中,我们第一次在国际社会面前探讨了赛多尼亚问题。
我们在NASA和联合国分别参加报告会后,有好几位联合国成员国的大使以及各国驻联合国的新闻机构纷纷希望能和我们当面交流全球背景下的赛多尼亚研究问题。
我们在联合国的报告会目的是借“联合国大会第33426号决议”最终实施之机,通过联合国帮助我们解决赛多尼亚研究成果的验证问题,顺便向美国政府施压,促使他们“待‘火星观察者号’任务启动后尽快公布赛多尼亚地区的新照片”。
与联合国代表团围绕“33426决议”以及相关的“火星观察者号”任务的私下交涉目前正在进行。
NASA官方最新公布的“火星观察者号”项目备忘录引起了我们的注意,他们从技术方面回答了许多关于“火星观察者号”是否有能力拍摄“火星纪念碑”照片的问题。围绕“火星观察者号”的科考能力问题,来自喷气推进实验室的这些文件为火星研究任务提供了工程技术方面的参照,帮助我们进一步分析,“火星观察者号”是否能在两年的任务期间获得火星之城、“火星脸”和D&M金字塔等赛多尼亚地物的影像资料。
正如我们的怀疑,这些由喷气推进实验室、通用公司管理与工程专家小组编写的文件再次确认了大卫·伊文斯和迈克尔·马林博士的观点——“火星观察者号”无法保证成功拍到赛多尼亚的照片。马林博士的详细意见如下:
……(在整个任务中)我们至多有一次或者两次机会拍摄3000米见方的火星地面(例如赛多尼亚)。而且,由于飞行器每日轨道的不确定性,我们尚不清楚能否确定“火星观察者号”能否飞过特定的区域。最后,即使我们能够预测火星探测器可以拍下哪些照片,火星的情况也不一定配合——例如地表经常出现的云层、雾气、烟尘、沙尘暴等等。因此,我希望你们理解,我无法保证探测器拍下你们感兴趣的(赛多尼亚的)照片……
您诚挚的,
迈克尔·马林,
“火星观察者号”相机首席科学家
伊文斯和马林认为,由于“预测‘火星观察者号’轨道的各种不确定性”,他们完全不知道探测器究竟何时会偶然飞临赛多尼亚地区的上空,所以无法保证拍到我们感兴趣的照片。
我们目前见到的喷气推进实验室文件令人深深怀疑,火星探测器是否真的存在上述技术局限。从文件内容看,“火星观察者号”的设计相当精密复杂,而且功能高度灵活,从技术上讲,它足以拍到我们需要的赛多尼亚照片——前提是:1)NASA企图认真证实我们的研究成果;2)如果拍到了照片,NASA愿意告诉我们。
这些新的技术资料只是1991年9-10月号的《飞船与火箭》期刊上公布的“‘火星观察者号’任务概览”的一部分。“火星观察者号”的工程师们也发表了很多论文,他们证实,预计“火星观察者号”的轨道测绘盲点已经明显减少。伊文斯和马林重复提到这些“轨道盲点”,认为它们是“拍摄D&M金字塔、火星之城或‘火星脸’等处的高分辨率图片的主要限制”。
喷气推进实验室官方最近公布了他们用电脑估算的“盲点数量”——数据来自负责“火星观察者号”项目的主要工程师。结果证明,给赛多尼亚地区拍照的不确定性明显降低。那么,这些计算结果是否与伊文斯和马林重申的“轨道误差与拍照的不确定性”一致呢?
在火星科考方面,我们是否被故意地、有计划地引入了执迷“技术”的歧途?
为了控制火星探索任务的操作成本,NASA不鼓励让探测器在绕火星轨道运行中开启误差的实时校正功能。目前的“低成本”任务计划允许轨道错误缓慢积累,直到轨道错误常规校正开始为止——而校正的周期最短为每隔两周!但是,探测器的设计中,并没有从技术上禁止实时的轨道错误校正——因此对特定目标的“拍摄的不确定性”也随之大为降低。
根据现有的任务规则,在14天内,探测器在轨道上的实际位置与设定位置的偏差在最糟的情况下将达到近30千米!
无怪乎马林坚持认为他无法保证拍到火星纪念碑的新照片。若是他坚持按照低成本任务计划来控制探测器的轨道校正频率的话,必然无法预知探测器的实际位置。
为了更直观地解释一个操作方面的限制是如何对探测器的轨道预测和校正造成负面影响的,不妨看看1989年喷气推进实验室所做的计算机模拟。
以上两个阶段大为迥异的比较分析结果非常具有启发性:
在上述条件下,根据多普勒分析,这两个阶段的轨道判定结果是……因为1993年12月6日时段的最大位置偏差在顺向和侧向上……我们预测了分析时段结束后7天、14天和21天的偏差。如示,顺向偏差(沿轨道)上升幅度较大(7天内为7。3千米;14天内24。8千米;21天53。6千米),主要原因是大气的牵引作用……
我们还预测了1994年4月14日时段的偏差。轨道重建偏差比之前的(1。3千米)低得多,因为重力场参数误差降低了。这是因为我们获得了重力场矫正的结果……与1993年12月6日的分析结果相比,顺向偏差表现出一种类似的增加模式(7天内为7。1千米;14天内29。4千米;21天66。8千米)。这是因为之前的大气密度误差大于1994年4月4日的。
如果NASA允许马林和“火星观察者号”导航小组根据探测器的实时追踪信息上传新的推进器点火指令,那么想要重新给赛多尼亚地区拍照也就不成问题,“探测器位置重建的预计瞬时偏差”在侧向上不会超过0。25千米,顺向上不会超过50米。
在“海盗号”拍摄的赛多尼亚照片上看,第二阶段的偏差实际上不到1个像素大小!
探测器在轨道上改变速度所需要的燃料量取决于轨道校正的幅度。现有的探测器轨道已经可以保证“火星观察者号”相对靠近“火星脸”、D&M金字塔等地物。对于我们在这里提到的小幅度的轨道校正,若想让探测器在飞临赛多尼亚地区上空时,如预料之中的那样更接近地面,那么所需的速度改变不过是“几百微米每秒”而已!
因为探测器携带的燃料可让它的速度保持在45米秒左右,所以不难看出,在探测器每7个“火星日”绕火星旋转88圈的前提下,为了使其恰好飞临赛多尼亚地区上空,先应该调整探测器的轨道,然后进行小幅度的推进器校正,使探测器在7个“火星日”的周期内尽量多次经过赛多尼亚上空,接着重新定轨,使探测器回到正常的测绘任务模式——实现以上目标只需将速度调整1米秒即可。
所以,无论NASA和“火星观察者号”项目是否允许这样改动已经定好的测绘计划,对他们而言,能否对赛多尼亚拍照只是政治问题而不是技术问题。
NASA显然拥有所需的技术,证据就在喷气推进实验室自己公布的任务文件中!
不过,这还不是全部。
如果我们更现实一些,假如我们不指望NASA能够修改现有的“火星观察者号”任务计划,那么探测器还能获得新的高分辨率“火星纪念碑”照片吗?
以上文提到的第一阶段重力场测绘前的轨道重建偏差为例:瞬时“侧边”偏差和顺向偏差大约相等。但是,即使是探测器的较大轨道位置偏差,也小于火星之城的侧向和顺向尺寸——经测算,后者是大约7×15千米!
所以,只要火星重力场不出现异常,即使马林博士在探测器预计抵达火星之城所在区域的几天前才收到校正追踪信息,他仍然可以在探测器飞到赛多尼亚上空时调整相机抓拍照片。即使存在轨道偏差,他也能让探测器尽量靠近火星之城,而这片目标地区的面积比曼哈顿岛还要大,非常容易捕捉。
那么,届时博士先生会不会迅速给相机重新编程,抓住这个机会呢?而且,最重要的是,他能不能在保证“火星观察者号”船体安全,以及它所携带的所有科学仪器不受影响的前提下,做到这一点?
在“海盗号”探测火星的“辉煌时代”,要达到这样的要求肯定是不可能的。“海盗号”轨道器和登陆器的科考过程完全是多方协作的结果:如果其中一台仪器出现异常数据,就会影响到所有其他部分,包括飞船的整体情况。号称“10亿美元的任务”的“海盗号”完全是在地球上数百名工作人员的协同控制下,才得以在火星轨道中安全飞行的。
与之相比,“火星观察者号”的原则是降低成本,以无人控制的科考为主,其核心是“技术的分散”,体现了任务管理的新宗旨。一份任务文件写道:
所有的设备都固定安装在(“火星观察者号”)底部的平台上,因此几乎可以完全独立地控制各种科学仪器,不会出现某台仪器的观测受限的情况,仪器之间也无需协作,飞船的指令系统与仪器各自接收的指令互不干扰。
所以,我们能够利用飞船总线进行最小化的通信,实现各种仪器的自主操作。飞船总线的负荷降低,科学家可以直接与指令的上传过程互动(通过地球上的数据终端),使科学仪器主要由地球发出的实时指令所控制……因此我们完全可以控制“火星观察者号”的相机。