女性能顶半边天 且看属于印度女科学家的太空史诗

2017-03-26 07:15 凤凰科技
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编者按:今年的奥斯卡颁奖礼中,电影《隐藏任务》也是得奖大热之一,该片讲述了冷战时期的故事,当时美国一度在太空科技上落后苏联,可是却有三位杰出的黑人女性,跨越种族的藩篱,靠着专业与毅力,让美国在太空竞赛中扳回劣势。这样的故事并不是个例,因为一直备受压迫的印度妇女也完成了类似的奇迹。在她们的努力下,印度的火星探测器成功到达了那颗遥远的红色星球。

火星轨道探测器成功入轨后,印度空间研究组织员工激动的相拥相庆

2013年11月5日,印度第一个火星轨道探测器Mangalyaan发射升空,开启了这个南亚大国探索火星的步伐。对印度来说,这次名为任务无疑是一次豪赌,毕竟即使如美俄中日这样的航天大国,飞向火星的任务也只有40%能获得圆满成功,而第一次就想大获全胜的任务更是前所未有。此外,印度空间研究组织(ISRO)预算有限,同样是火星探测器,NASA能拿到6.51亿美元,但ISRO手里却只有7400万美元。如果你觉得这个数字已经不少的话,去年“呆萌”主演的《火星救援》恐怕会让你同情起印度人,因为这部好莱坞大片预算高达1.08亿美元。同时,ISRO还创造了一个奇迹,它们的探测器项目从启动到发射,只用了18个月。

经过几个月数百万公里的飞行,ISRO的火星探测器终于飞临这颗红色星球,下一步就是进入火星轨道了。对于探测器来说,这是个至关重要的时刻,如果角度出了差错,即使是1度的偏差,探测器可能也会坠向火星表面或直接错过入轨机会,永远消失在宇宙深处。

这一时刻来临后,最紧张的就是坐镇大后方的科学家和工程师们,他们坐在大屏幕前等待着探测器传来的信号(入轨时信号会中断)。任务设计师佳丽德哈为了这一刻已经连续工作了48小时,支撑她的是希望。罗希特也是这个项目的工程师,她从小就喜欢太空探索,为了这一刻,她和同事们已经等了几年了。

信号从探测器传回来后,任务控制室沸腾了。在回顾这一时刻时,该项目二把手哈莉娜斯表示:“做这一行的人根本不用看恐怖片来找刺激,因为我们每天都过得很刺激。”

当然,这次任务不但是印度的骄傲,还是印度女性的骄傲,那些身披纱丽和头巾的女性撑起了印度的航天梦想,她们是新的印度英雄。

火箭就要发射了,它可不等人

杜塔还在上初三时,就对光线产生了兴趣,这份特殊的兴趣让她走上了工程师之路。2006年,杜塔在报纸上看到印度要发射首颗火星探测器的新闻,对于印度来说,这是扬眉吐气的一刻。其实印度航天事业起步并不晚,ISRO上世纪60年代就成立了,当时美苏两个超级大国正在探索月球上较劲。不过,由于印度独立不久,百废待兴,ISRO根本得不到有效支持,探月任务对它们来说实在是高不可攀。2008年,印度的探月任务终于成功完成,其中浸透了不知多少人的心血。杜塔表示:“我认为所有参与这个项目的人都是幸运的。”当时的杜塔放弃了到国外进修博士的机会,毅然决然加入ISRO,开始为印度探月贡献自己的力量。

2012年年初ISRO宣布自己的火星任务时,它们的主要目标是顺利让探测器进入火星轨道,随后开展科学实验。不过,行星的运行可不等人,要想实现目标,印度的探测器必须在地火距离最近时发射升空,而当时据那个时间点仅剩18个月了,一旦错过就要再等上许多年。在这短短的18个月内,ISRO必须完成计划、探测器的建造和测试任务。此外,它们还必须解决入轨时短暂信号中断的问题(从火星背面入轨)。除了要顺利入轨,探测器还必须通过搭载的5颗传感器完成科学实验,而且整个探测器重量还不能超过15公斤。

莫秘塔是传感器专家,探测器上搭载的科学仪器就出自她的巧手。

罗希特(左)和莫秘塔(右)

在整个火星任务中,莫秘塔的时间最为紧迫。2014年,NASA的好奇号火星车在火星表面搜寻到了甲烷的气息,而这种气体证明火星上曾经存在过水或生命,这绝对是个惊人的发现。不过,火星车或探测器可不是警犬,它们要靠精确的仪器才能辨认出甲烷,同时这颗传感器必须稳定耐用。就连莫秘塔都承认,“让火星探测器搜寻甲烷的踪迹就像在寻找上帝,而上帝就是此次火星任务的科学目标。”

对灵敏度的高要求成了ISRO甲烷传感器的设计的核心任务,对莫秘塔来说,这是他们从未接触过的新事物,因此每天都会面临巨大的挑战。

经过一番考虑,莫秘塔和同事们认为想追踪到甲烷,必须用到标准具光学滤波器,这种设备虽然未经过严格测试,但确实能发现最微量的甲烷气体。此外,它身形小巧,能将整个传感器的重量降低到3公斤以下。这个传感器绝对是项目的重中之重,当时ISRO的主席和董事们甚至都亲临现场参与测试。

在多位领导眼光的关注下,莫秘塔开始了仪器的测试。“我将标准具调整到测试设置,等着看它是否能达到我们预想中的效果。”莫秘塔说道。随后,莫秘塔将甲烷放进实验仪器,这台仪器不负众望,成功探测到了甲烷的存在。

为了让传感器能顺利飞到火星,莫秘塔废寝忘食,每天工作18小时成了家常便饭。虽然这样很辛苦,但想到自己负责的传感器能造福印度人民,她也就释怀了。

莫秘塔在做标准具的测试

“当虚构的小说成真时,你可能都意识不到。”

印度是个充满矛盾的国家,虽然它正在快速崛起,但这个国家还存在着巨大的贫富差距。一些家庭能把家里的女儿培养成火箭工程师,另一些家庭却连自己女儿的教育和安全都无法保证。虽然印度的火星探测器入了轨,但许多印度人现在甚至连柏油路都用不上。

罗希特成长于上世纪八十年代的印度小镇,自从看到了电视里的卫星发射,她就爱上了这份工作,经过不断努力,她最终加入了ISRO。

在印度传统文化的影响下,女性追逐自己事业的行为被看作是一种反叛。不过,罗希特的父母非常开明,他们支持自己女儿接受教育。不过,在罗希特的家乡,做工程师的人不多,女性更是相当稀少,因此她决定转向医学领域,但老天不愿赏饭吃,罗希特考试没通过,所以最终她还是走上了工程师的岗位,而这正是她兴趣所在。

实验室中的罗希特(左)

起初,罗希特在ISRO负责利用卫星通讯为偏远地区提供医疗和教育服务,这项工作改变了无数印度人的命运。不过,罗希特并不满足,她不愿待在舒适区终老,于是她选择不断突破自己。“当虚构的小说成真时,你可能都意识不到。”罗希特说道。如果当年她在功劳簿上睡大觉,恐怕就不能参与印度的火星探测计划了。

其实传统的太空任务就像接力赛,完成第一棒的一般是辅助单位,它们需要拿出产品交给负责整合的部门,这个整合的部门要让辅助单位的产品和谐共存并达到所需的性能标准。随后整合部门的产品将经历一系列质量控制和测试的考验,通过后就可以发射上太空了。

不过,火星不等人,留给印度人的时间不允许他们搞接力赛,唯一的方法就是与时间赛跑。简单来说,ISRO的测试版探测器和最终版探测器是同时制造的。

在探测器的研发过程中,罗希特的任务是帮助团队将甲烷传感器的零部件塞进相关科学仪器。通常,这一步属于测试版探测器的工作范畴,因此也就容许存在一定的误差,但在这次时间紧迫的火星任务中,误差必须被彻底消灭。

“在太空中,任何错误都是致命的,我们必须保证探测器处在零缺陷状态。”罗希特说道。“在最终测试中,我的耐心得到了磨练,我对待自家孩子也没这么认真过。”

同时,为了节省时间,罗希特对自己的同事也采取了无条件信任的态度,只要辅助单位说自己的产品没问题,她就会马上进行下一步。不过,后来罗希特表示:“当时其实我也很担心,每次测试都祈祷产品无碍,千万别炸坏了其他东西。”

“我会仰望星空并想象无边的黑色后到底藏了什么。”

火星与地球间的平均距离为2.25亿千米,从火星探测器上发回的信号要在太空中传输12分钟才能到达地球。这就意味,每控制探测器做个动作,就需要24分钟,如果探测器出了问题,地球上的控制中心基本回天乏术。因此,火星探测器必须有自动运行的能力。

ISRO探索太空的能力也是一点点积累出来的。2007年,它们通过月球探测器摆脱了地球的吸引,这次的火星任务它们又解决了自动软件系统,让探测器能自行诊断并纠正在太空中遇到的问题。

任务设计师佳丽德哈主导了该系统的设计和研发。“它就像人类大脑一样从传感器接收信号,而传感器就是人的眼睛、耳朵、鼻子和神经系统。如果你的身体有了异样,大脑会迅速做出反应并给予修正。这就是我们的任务,不过剩下的时间只有10个月了。在这短暂的时间里,我们必须要理清传感器、马达和催化剂间的关系,防止它们聚在一起搞出乱子。”佳丽德哈说道。

佳丽德哈小时候就对太空产生了浓厚的兴趣,但接触后才发现,原来这一行技术性是如此之强。“三岁时,我总是奇怪的问父母,为什么月亮会时大时小?我会仰望星空并想象无边的黑色后到底藏了什么。”佳丽德哈回忆道。“当时我觉得太空科学就是坐在那里看星星,事实上探索太空可没那么简单。”

19年前,佳丽德哈离开家乡求学,并最终成了一位科学家。“做出这个决定不容易,好在有父母支持。”她说道。

2013年11月探测器升空时,佳丽德哈知道自己的梦想离成真越来越近了,她的自动控制系统也即将面临一次大考,而与她一同坐镇控制室的是项目二把手哈莉娜斯。

回想自己投身科学的历程,哈莉娜斯表示她并没有像其他人一样有个启蒙时刻。“我妈妈是个数学老师,我爸爸则是个物理爱好者。所以对我来说,科学一直都环绕在周围。”哈莉娜斯说道。数学是哈莉娜斯家最常谈论的话题,她没学会说话前就开始耳濡目染各种科学名词了。同时,在爸爸的引导下,她很小就熟识了班加罗尔夜空所有的星星。“说实话,我都没感觉自己是ISRO的一员,因为过去的21年我一直都是在这种氛围中长大的。”

在这次火星任务中,哈莉娜斯主要负责数学运算并以此来确定探测器的轨道。

整个发射在哈莉娜斯看来就是一锤子买卖,要么成功,要么失败。探测器升空后,要先绕着地球旋转,随后逐步开启引擎,推动它慢慢离开地球轨道奔向那颗红色星球。如果一切顺利,火星任务的第一阶段就算圆满成功了。9个月后,探测器就会飞临火星附近。

这9个月是哈莉娜斯最忙的时候,他们必须一刻不停的坐在控制室里看着探测器的轨道,稍有偏离,他们就必须手动进行纠正。不巧的是,哈莉娜斯的女儿在这期间要参加升学考试,因此她只能辛苦工作到午夜,然后早晨四点起床陪女儿学习。

9个月时间一转眼就过去了,2014年9月24日,印度的火星探测器开始做入轨准备,随后的一系列动作就要探测器的自动控制系统完成了。早上7点,探测器传回信息显示自动控制系统准备开始点火,探测器要正式入轨了。

21分钟之后,引擎开始工作,但4分钟之后信号就消失了,探测器没入了火星背面。如果它成功入轨,就会发信号回地球,如果没有成功,Mangalyaan探测器会就此彻底消失。

“每分钟,我们就要看看传来的最新数据,确认是不是出了问题。”不过即使出了问题,他们也无能为力。在随后的26分钟里,ISRO的团队只能安静的等待在控制室中。

时间转到8点,信号终于传了回来,探测器成功进入了火星轨道,整个控制室都沸腾了,全印度人都为这些航天英雄鼓掌。

“无论哪里,女性都能顶半边天”

发现暗物质的天体物理学家维拉·鲁宾关于女性在科学中的角色曾写过几条基本假设,她认为任何男性能解决的科学问题女性也能解决。无论哪里,女性都能顶半边天,但女性接触科学的机会却远少于男性,历史和文化是一个重要的影响因素。

在印度,这样的文化非常盛行,一位女性即使能力超凡,也不能全身心投入科学研究,因为在外人看来,只有把家经营好了才能算成功。不过,随着社会的发展,印度女性的地位也在逐渐提高,家人也支持她们去经营自己的事业。数据显示,最近几年ISRO的女性科学家数量有了大幅增长,她们在ISRO中的占比已经超过四分之一。

“如果你真的有理想,就肯定能实现,无论通过哪种途径。”罗希特说道。“我一直给自己定短期目标,这样就有足够的动力去实现它们。同时,你也要在心中告诉自己到底想过什么样的生活。我们需要有大梦想,但周围也要围着无数小梦想。”

“帮助他人是我的大梦想,而与其相比火星这是小梦想,现在我要朝其他小梦想进发了。”罗希特说道。(编译/吕佳辉)

责任编辑人:李艳 PT024
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