歐洲哥倫布號的發現之旅

歐洲哥倫布 (Colombus)號的發現之旅
知識通訊評論第63期

哥倫布號是國際太空站上最龐大的單一部件，有十組可供放置實驗裝置的載貨架。

延宕已久的歐洲太空實驗室終於整裝出發，展開在太空上的科學研究。

在經過好幾年的延宕之後，歐洲為國際太空站 (ISS) 所做最宏大的貢獻工作，終於駛入軌道。

承載著哥倫布號研究模組的亞特蘭提斯號太空梭按照計畫，於去年十二月六日從美國佛羅里達州卡那維爾角甘迺迪太空中心順利升空。在長達十一天的任務中，美國與歐洲的太空人將哥倫布號安裝在日具規模的國際太空站上。

哥倫布號由歐洲太空總署 (ESA) 斥資七億歐元建造（折合三百二十七億新台幣），是國際太空站上最龐大的單一部件；在七十五立方公尺的外殼下，藏有十組可供放置實驗裝置的載貨架。歐洲太空總署已經在其中五組載貨架上安裝研究設備，其研究範疇包括生物學、流體科學以及生理學。哥倫布號另有外接點，可供外掛四組承載物；其中兩組在本次任務中已經使用，一組在真空狀態下測試各種物質，另一組則負責觀測太陽。

這次發射任務終結了哥倫布號延宕已久的閒置狀態。哥倫布號早在十年前，就計畫要在千禧年初升空進入軌道，然而國際太空站建造過程走走停停了好幾年；二○○三年哥倫比亞號太空梭重返大氣層的解體事件，讓所有太空梭全部停飛，連帶地使得哥倫布號的建造完全停擺。直到兩年後NASA完成所有太空梭的整體安全檢查，哥倫布號的裝配工作才又恢復進行。

這一連串的挫折，讓歐洲太空總署的研究展望有部份動彈不得。歐洲太空總署在美國這台造價約七百億到一千億美金的太空站上，擁有百分之八點三的投資額；但是既然歐洲沒有自己的太空設施，實驗就必須借託美國或俄羅斯的研究模組進行。太空站這套複雜的以物易物系統，意味著若要使用這些設備，就必須用人力工時或其他資源來交換。歐洲太空總署的國際太空站主任科學家海波納 (Marc Heppener) 表示，能夠在太空站上擁有自己的不動產，真的讓情況變得好很多。

美國總統布希於二○○四年宣佈，要將太空人送上月球的計畫之後，NASA就重新規劃它在國際太空站上的科學計畫，以應付太空旅行的難題；值此同時，歐洲太空總署仍然維持一個較為廣泛的基礎研究方向。哥倫布號所進行的第一波實驗裡，有一項是模擬微重力下的地球物理流體流動狀況。這項實驗用到兩個球體，大球包小球，中間有液體隔開，並且在中心用電場模擬重力；太空人轉動球體，製造出類似地球大氣跟海洋所發生的那種流體流動模式。

太空人在哥倫布號上能夠投注在科學研究工作上面的時間，大約只有原先規劃的四分之一而已；這意味著某些非常需要投入時間的生物學與人類生理學研究，就必須等到人手增加後才能著手進行。

但是許多原本計畫要進行，規模較大的複雜實驗，就不得不暫緩了。經過瘦身的太空梭，妨礙了其運送人員的能力，使得原本預期應有七名太空人駐站的國際太空站，現在僅有三名太空人。維護太空站的工作耗時甚巨，因此那幾位太空人能夠投注在科學研究工作上面的時間，大約只有原先規劃的四分之一而已。歐洲方面能夠分到的時間比例少之又少，在哥倫布號到位後，太空人能夠花在歐洲太空總署實驗上面的時間，每六個月只有十五到二十個小時；這意味著某些非常需要投入時間的生物學與人類生理學研究，就必須等到二○○九年，太空站的人手倍增到六名之後，才能著手進行。

哥倫布號的科學研究時程表，在一年後還要面對另一項麻煩：NASA要讓亞特蘭提斯號太空梭退役。位於美國德州休士頓強森太空中心的NASA國際太空站計畫科學家羅蘋森 (Julie Robinson) 表示，少了這艘太空梭，就沒有什麼好辦法把樣本送回地球；暫時用來取代太空梭的俄羅斯聯合號太空火箭，只能在返鄉途上承載額外的五十公斤重量而已。羅蘋森說，像是需要笨重冷凍裝置的生物學樣本，很可能必須留置在太空站上，直到他們研究出別的運載方法為止。羅蘋森認為，這將是個大問題。

海波納表示，歐洲太空總署現正「戮力研究」相關科技，希望能讓太空人在國際太空站上，進行更多所需實驗。羅蘋森補充說，有一些經過商業機制發展出來的新載具，或許能夠用來將更多樣本載回地球。

這一連串的挫折麻煩，只會增強某些研究者長期對太空站科學研究的懷疑態度。英國劍橋大學天文所的莫丁 (Paul Murdin) 說，只有在政府願意於地球軌道上空，進行所費不貲的科學研究計畫的情況下，在太空中進行人類生理學研究才有用處。他並且表示其他的微重力實驗只不過是「出於特殊興趣而已」，花在那上頭的錢最好能夠用於他處。

但是也有其他人堅稱，有一些基本上很有趣的實驗值得一做。舉例來說，無重量環境有助於物理學家研究玻色–愛因斯坦凝聚物，這是一塊塊行動完全一致的超低溫原子。無重量環境也可以用來改良原子雷射實驗，以及原子鐘的精確性。德國馬克斯蒲朗克地外物理研究所的哈辛格 (Günther Hasinger) 說，既然都已經有硬體設施擺在那裡了，就要物盡其用。