NCU Physics Journal

人物訪談

四十年NASA生涯

──李傑信博士訪談

​撰文/謝宜軒

         1957年10月4日史普尼克1號發射,成為第一顆進入軌道的人造衛星,也開啟了人類的太空時代。當時為美蘇冷戰時期,美國於隔年成立國家航空暨太空總署(NASA)接受這場太空競賽的挑戰,最終在1969年由阿波羅11號成功登月宣告勝出。60年來,NASA帶領人類探索未知浩瀚的宇宙,領先太空及航空技術發展,不僅讓我們更加認識地球這個家園,也發展出各領域最先進的技術產品。很多太空科技發展的產品後來更是成為目前民生非常依賴的日常用品,譬如手機和GPS等。我們很榮幸邀請到從NASA剛退休的太空任務科學家李傑信博士,在以下簡短的問題訪談中分享他40年豐富多彩的NASA經歷與見聞。

一、簡介NASA

​      Credit:NASA

         NASA主要分為十個中心:Jet Propulsion Laboratory(JPL)負責深太空探測,研發脫離地球軌道的探測器,例如航海家一號二號、好奇號、火星2020等太空船。Goddard Space Flight Center(GSFC)是做在地球軌道的探測衛星,例如哈伯太空望遠鏡、韋伯太空望遠鏡等。一般常聽到的休士頓Johnson Space Center(JSC)負責的是載人太空任務和訓練太空人,以及新一代載人太空任務需要的獵戶座太空船與阿提米斯超大型火箭計畫,旨在為重返月球和登陸火星之用。要上太空就必須要發射火箭,Kennedy Space Center(KSC)所負責的就是火箭發射這項任務。

Marshall Space Flight Center(MSFC)鄰近美國陸軍的紅石火箭基地,阿波羅時代馮·布朗這些德國來的火箭專家,就在這個中心研發土星(農神)五號火箭。火箭完成後則會送到Stennis Space Center (SSC)進行試驗。Ames Research Center(ARC)負責做一些生命科學的研究,著名的領導計畫有克卜勒計畫,用來尋找系外行星。另外還有三個研究中心:Langley Research Center(LRC)、Glenn Research Center(GRC)和Armstrong Flight Research Center(AFRC),除了太空科研,也為美國航空工業發展最新的民航科技。NASA總部位於華府,負責管理這十個中心。

二、李博士為什麼會到NASA工作?

         李博士 28歲在加州大學洛杉磯分校(UCLA)獲取物理學博士學位,畢業後曾擔任過博士後研究員,而後任職於美國海軍,擔任反潛戰資深科技人員。雖然這項工作薪水高,各項福利也好,但任務是研發殺人和具破壞性的武器,工作兩年之後,李博士下定決心不再參與武器研發。34歲的李博士訂下了他的人生原則:不從政、不經商、要做宇宙公民。於是當機會招手時,他就進了美國加州理工學院(Caltech)的噴射推進實驗室(JPL)擔任主要研究員(PI),從事太空研究。後來因研究成果受到關注,在1987年被調職到總部,以特殊科技人員身份專職科技管理工作,負責公開召集與審查國際太空站上的科學研究計畫。1991年總部派李博士到MIT進修一年,獲科技管理碩士學位。工作之餘,李博士對科學教育也熱心投入,1985年至1994年間成功推動了兩次「中國青少年太空梭科學實驗活動」,接著又開始撰寫科普叢書如《追尋藍色星球》、《我們是火星人?》、《天外天》、《宇宙起源》和《宇宙的顫抖》等著作。2018年退休後,全心致力於提高中華民族科學文化素養的活動,經常在海峽兩岸與美國等地為華人世界進行科普演講。

三、在NASA工作開心嗎?有遇過低潮或是什麼樣的困難?如何克服?

         阿波羅計畫成功登陸月球六次。為了登月任務,美國召集了二十萬科技大軍,每年花費美國國家百分之五的預算(2019年為0.7%),最後一次是阿波羅17號在1972年登月。美蘇之間的登月競賽完畢後,美國領導人開始思考太空策略邏輯的下一步該做什麼?最後決定只有發展一項龐大的太空梭與國際太空站計劃,才能繼續聘用這一大批用黃金澆灌出來的科技人員。太空站最初建立的目的是為了科學研究,因此李博士1987年被調到總部去主持和管理太空站微重力部門的科研計畫。 

​     國際太空站(ISS)

     Credit:NASA

         國際太空站的正式完工是在2011年。從提出計畫到組裝完畢也經歷了30多年的坎坷歲月,然而每當新的總統上任,或是發生重大的太空事件後,國家的太空決策可能因此轉向。李博士在NASA面臨的第一個重大困難,是2005年後太空站的主要任務,因哥倫比亞號空難事件的發生,不再是為了在一般人眼中不食人間煙火的科研,而是轉成為登陸火星的工程發展基地,於是基礎科研的經費全都取消,甚至連科研的部門都消失了。當時新上任的署長為火箭工程專家,不需要科學家幫忙。但NASA是美國聯邦政府的重要科研部門,國會不允許NASA炒所有科學家魷魚。可是因為李博士的職位為特殊科技人員(S&T或GS15+1),等級比較高,有人盯著想要,於是有很長一段時間沒有指派任何任務給博士,而是每兩、三個禮拜就問博士:「Mark,你找到事了嗎?」(Have you found a job yet?),暗示李博士必須到NASA以外尋找工作。當時台灣的國家太空中心也曾有意延攬李博士擔任首席科學家。

 

         NASA的人事部門知道了這件事,告訴李博士,雇主把你的工作環境搞成如此敵對性(hostile)是不合法的。於是李博士回去通告他當時的兩層上司,如果這個狀態持續下去,他會把他們告到聯邦法庭。兩位上司在24小時內表達了深刻道歉(apologize profusely),並即刻給了李博士有關工程的任務,主要是請博士發展登陸火星需要的探測小艇,以及下一代的艙外太空衣設計。因為阿波羅登月時,發現微細的月塵因靜電力會吸附在太空衣上,當太空人著太空衣回到艙內後,船艙裡的月塵漂散失控,嚴重污染艙內空氣品質,所以新一代的太空衣不會進入艙內,而是掛吊在火星探測車後面,當太空人要進行艙外活動時才會穿著太空衣。

新一代太空衣     

         經過這一次的難關李博士的心得是:只要道理有51%在自己這邊,就要懂得如何保護自己,把壓力推回去。

四、近期參與的太空任務,最感動的時刻是什麼?

         從2008到2011年李博士接下登陸火星工程開發任務,到了2011年國際太空站建立完畢,美國國會決定恢復太空站部分科研,於是NASA上司又請李博士回來接下這份任命。從2011年到2018年,他領導科研計畫,延攬三位諾貝爾獎得主參與,並與德國合作,投資近一億美元,在國際太空站上建立冷原子實驗室(Cold Atom Laboratory,CAL),這個實驗室已經於2018年5月21日正式送上國際太空站並開始運作。   

冷原子實驗室     

Credit:NASA      

         冷原子實驗室是利用雷射冷卻的技術(約可達到100 pico 等級克耳文的溫度),在太空站上微重力的狀態下進行玻色-愛因斯坦凝態的實驗。玻色-愛因斯坦凝態是當一團玻色子原子被冷卻到接近0K時,可以凝聚成相同量子態,而形成巨觀的量子現象。在地球上,許多實驗室都已經成功觀察到玻色-愛因斯坦凝態,但由於重力的拉扯,這個狀態只能維持一瞬間,而在太空站上則有機會能維持到很長一段時間,有利於科學家們進行更深入的研究。

         回憶起在NASA最感動的時刻,李博士談到第一次是他在2001年邀請39歲即獲諾貝爾獎的Eric Allin Cornell提出研究計畫,Cornell以「事情太多、時間太少」為由回絕。遺憾的是Cornell在2004年因為手指受到侵略性巨大的感染,不得不將左臂和肩膀截除,以阻止細菌蔓延。2013年李博士再次邀請他參與研究計畫,他第一句話說:「Mark,你還記得我?」這位諾貝爾獎得主,人生經歷過重大的變動,他竟也還記得李博士!

Eric Allin Cornell與李博士合影     

         另外一次是在90年代,一位從德國到MIT的研究員在經費上遇到困難,李博士看了看自己項目內能動用的機動經費,在一個禮拜內就把兩年的款項送到MIT。後來這位研究員留在MIT繼續做冷原子科研,獲得了諾貝爾獎,特地邀請李博士出席諾貝爾獎受獎典禮。李博士的工作是做科研管理,為研究員提供服務,支持他們的研究。這份工作中最大的感動就是提供了好的服務,研究員都會記在心裡。當研究員得到了像諾貝爾獎這麼高的榮譽時,還會記得邀請李博士共享這份榮耀,實在是對科研管理者最溫馨的回饋。     

NASA給李博士的退休贈言:感謝40年來對美國航太總署科研上的領導和廣泛的貢獻。

(In appreciation of your 40 years of leadership and wide-range contributions to NASA scientific research.)

五、人類為什麼要上太空?對人類社會是否有幫助?

         太空的探測和科研是在象牙塔之內、花納稅人的錢、做天上的事。但發展一切太空科技對地球上的人有很多好處,最顯著的是人類登月的時候,很多東西都要很輕巧微小,電子元件都變小了,所以現在出現了手機。還有靠著Google Map我們可以很輕易的找到想去的地方,多虧有GPS讓我們能在地圖上找到自己的位置。GPS是太空科技產物,約有35顆衛星,利用至少四顆在頭頂上的衛星便可以精準的定位。所以太空衍生出來的科技,對一般老百姓還蠻重要的,只是太空科研成果回饋給納稅人的時間,動輒數十年,不容易立即直接看出它的效果。

 

         李博士認為進行太空探索其實有一個很重要的原因是:探測未知是深植在人類基因裡的原始呼喚。鄭和下西洋、哥倫布發現美洲大陸,無論身在哪個時代,都無法阻擋人類探索未知的好奇心,而宇宙是現今人類未知的最前沿。投資太空探索另一個同樣重要的動機,即是在地球漫長的演化史上,人類物種因太空科技,第一次發展出了如何對付天體撞擊地球的能力,當然不會甘心像恐龍一樣,坐以待斃。太空科技有一天會拯救人類於滅絕的邊緣。

 

         最後,十分感謝李博士不但接受我們的訪問,更大力協助我們完成這份文稿。讓我們期願下次仰望星空之時,浩瀚的宇宙能喚起我們基因中的好奇心,因而持續地對這個世界充滿期待。

訪問團隊與李博士合影     

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