飞往火星的人

沃伦·伍迪·霍伯格

杰西卡·沃特金斯

Zenacadman照片来源:科学

作为加州大学洛杉矶分校的博士生，杰西卡·沃特金斯的博士论文是关于火星上的山体滑坡的。她依靠轨道卫星和美国宇航局探测车的数据。但是现在，作为一名新的美国宇航局宇航员，沃特金斯有一天将有机会亲自参观火星地形。

今年6月，帕萨迪纳加州大学的博士后研究员成为入选美国宇航局宇航员团队的12人中的一员。这个新团队将作为一个特殊的人力储备，帮助美国宇航局实现通过一系列新的探测器将人类送入太空并最终将人类送入火星的目标。这12人中的大多数是有丰富飞行经验的现役军人，但其中4人是新宇航员，拥有科学和工程博士学位。对他们来说，被选入宇航员团队可以说是一生的梦想。

第22位宇航员的申请人数达到创纪录的18300人，而总人数达到350人。在接到来自德克萨斯州休斯顿的命运召唤之前，他们都有坚实的科学基础。今年8月，他们将开始为期两年的培训。他们实现太空飞行目标的独特方式也说明了下一代美国科学家和工程师将如何培训。最近，《科学》杂志采访并报道了三名新宇航员的故事。

霍伯格:最佳决策

为了理解沃伦“伍迪”霍伯格为什么被选中，人们需要知道他想做什么:可以不间断地在世界各地飞行的太阳能无人机。

“这是我很兴奋也很愿意做的事情。”31岁的霍伯格说。麻省理工学院的助理航空学教授十几岁时是一名业余火箭爱好者。他于2008年获得麻省理工学院的学士学位，并于2014年从加州大学伯克利分校毕业后回到麻省理工学院任教。如果成功，霍伯格的实验室将成为世界上第一个完成类似环球旅行的团队。

无论是滑雪、攀岩、飞行员还是搜救队员，挑战极限一直是霍伯格生活的主题。

值得一提的是，这架太阳能飞机将由GPkit制造，这是一款由霍伯格本人开发的软件工具，将数学几何与工程设计结合在一起。GPkit帮助他和他在麻省理工学院的同事选择了JHO的最佳设计。JHO是为美国空军制造的轻型无人驾驶飞行器，可以为世界任何地方的灾难提供长期通信。

JHO的设计是为了满足空军的严格限制:该工具可以连续5天在大约4600米的相同高度携带4.5公斤。霍伯格说，现有的飞机都不能胜任这项工作。GPkit帮助研究人员做出了一个违反直觉的决定，用气动飞机代替太阳能飞机。

今年5月，JHO刚刚完成了试飞，尽管它只在较低的高度飞行了几分钟。霍伯格希望该团队能在今年夏天结束前展示无人机的持久性能。

“作为一名宇航员，我将有很多机会与校园团体互动，并鼓励他们追求科学、工程和数学。”霍伯格说:“自从我开始制造火箭，成为宇航员的梦想就一直铭刻在我的脑海里。”但他也不得不接受他将离开麻省理工学院的事实。“一旦我向休斯顿报到，我将永远离开。想到要离开麻省理工学院，我感到非常难过。但是我不能拒绝美国宇航局。这是一个很好的机会。”他说。

沃特金斯:脚踏两颗星

如果你能在火星上行走，沃特金斯肯定会去的一个地方就是瑙克卢夫高原。这位行星地质学家想穿越碎片和岩石区域，这对美国宇航局的好奇号探测器来说太危险了。过去五年来，探测器一直在探索这颗红色星球上的盖尔环形山。

29岁的沃特金斯是这个新班级最年轻的成员。她从小就想成为一名宇航员。然而，她对地质学的热爱是后来的事了。从加州斯坦福大学毕业后，她的第一个目标是成为一名机械工程师。

"我认为工程学是我成为宇航员的一条道路."她说。然而，大学二年级工程课程的“噩梦组合”开始让她重新思考自己的职业规划。

"因此，我必须重新调整这两件事."她回忆道，“要么我需要找到新的感兴趣的领域来帮助我实现成为宇航员的目标，要么我想放弃这个目标。所以我开始寻找另一扇门，我发现了地质学。”

她在伯克利逗留期间研究的长滑坡的主体位于水手谷，这是一个4000公里长、7000米深的峡谷。然而，类似的地质滑坡主要是地球上的冰川滑坡。行星地质学家认为这些现象之间存在相关性，这正是吸引沃特林的原因。

“仔细观察地球对我来说也很重要，因为地形地质学是行星地质学的基础。”她说。为此，从伯克利毕业后，沃特金斯加入了地质学家、火星科学实验室(MSL)项目的首席科学家，以及美国宇航局喷气推进实验室管理的好奇号探测车项目的负责人约翰·格罗辛格，成为博士后研究员。

现在是加州理工学院地质和行星科学系主任的格罗辛格，也对沃特金斯的其他职业感到惊讶。“当我们谈论橄榄球时，我问她是否计划参加2016年奥运会国家队。”他回忆道，“她似乎一点也不吹牛，而是告诉我，‘我在里面’。但是我想成为一名宇航员，所以我不打算继续下去。“

对沃特金斯来说，做这两件事都不费吹灰之力。"能够做这两件事，我感到非常幸运。"她说，“作为第一个看到火星图像的科学研究者，我认为它对我来说是不可替代的。同时，我也很喜欢这个操作，也就是说，帮助决定我们希望每天获得什么样的数据。”

现在，她正在修改一篇描述盖尔环形山尖锐沉积物的不一致性的文章，这是一个调节火星干湿循环的记录。她希望在今年八月去休斯顿之前完成它。

卡曼:抓住好机会

在泽阿卡德曼决定进入太空之前，她的目标之一是到达地球上最远的地方:南极洲。

29岁的Cardman刚刚来到北卡罗来纳教堂山大学攻读生物学博士学位。“我想看看那里的极端环境，做一些研究。所以我找到了80名曾经在南极洲工作的科学家，然后给他们写了封亲笔信。”

不足为奇的是，大多数科学家忽视了她的主动性。但是加州莫菲特菲尔德的美国宇航局艾姆斯研究中心的地质学家达琳·林给了她一个很好的机会来监测加拿大湖泊中的早期化石记录，并模拟在火星上进行类似研究需要什么样的项目。

卡曼马上回答说她想去，所以在过去的10年里，她每年夏天都要在不列颠哥伦比亚省的亭湖度过几个星期。现在，Lim还在开展一个类似的两用研究项目——熔岩地形生物模拟项目，该项目需要了解爱达荷州和夏威夷的玄武岩火山地形。卡德曼也参与了这个项目。

这直接关系到卡曼接下来希望做什么。“它模拟一名非专业宇航员收集样本，然后将正确的信息发送给拥有专家成员的远程团队。”她解释道。使这一链工作的后方管理是令人生畏的，从处理超过30分钟的传输延迟到确保宇航员和专家一起选择最有希望的样本地点。

另一个目标是充分利用所使用的技术。"我们仍在学习如何放置照相机。"Cardman补充道，“这需要在样本的特写镜头和更大的背景范围之间进行权衡，而且观察宇航员的手来看他们是否正确采集样本也很重要。"

Cardman在联邦项目的支持下参与了这些和其他项目，但这些项目目前正受到特朗普*的攻击。当卡曼听到美国宇航局的电话时，她刚刚完成洞穴生物膜研究工作的一半，她说她不确定这项研究是否能够完成。"在头两年，我们的课程管理非常严格."她说，“但那样会更灵活。”

"也许我可以决定是否完成我的博士学位."她说，“也许我会觉得获得博士学位不会让我成为更好的宇航员。这可能会阻止我参与地面项目，甚至是飞行。”

不管她怎么决定，林都会支持她的。“我的任务是尽力而为。当泽娜去火星时，她将为这次旅行做好充分准备。”(晋南编)

中国科学新闻(2017-07-12第三版国际版)

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