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空中天文台上乘风破浪的姐姐

信息时报 | | 2020-07-02 12:09:09

美国航空航天局(NASA)的空中天文台——平流层红外天文观测台(英文首字母缩写为索非亚)上,有一个领导团队,其中包括五位在空间科学和工程领域影响力巨大的卓越女性。

这个空中天文台由一架波音747SP喷气客机改造,飞机上携带了一个直径106英寸(约2.7米)的望远镜。它可以用红外光谱来观察远处的物体,它可以寻找关于恒星形成、银河系中心黑洞等奥秘的答案。

其领导团队包括:NASA埃姆斯研究中心硅谷项目经理希娜·卡兹米;NASA华盛顿总部项目科学家帕特·克涅泽克;大学空间研究协会(USRA)索非亚科学任务行动主任玛格丽特·迈克斯纳;德国航空航天中心(DLR)科学经理亚历山德拉·罗伊和NASA埃姆斯研究中心科学家纳瑟姆·兰瓦拉。

NASA埃姆斯研究中心硅谷项目经理希娜·卡兹米、NASA华盛顿总部项目科学家帕特·克涅泽克、大学空间研究协会(USRA)索非亚科学任务行动主任玛格丽特·迈克斯纳、NASA埃姆斯研究中心科学家纳瑟姆·兰瓦拉、德国航空航天中心(DLR)科学经理亚历山德拉·罗伊。(从左到右、从上到下)

NASA埃姆斯研究中心硅谷项目经理希娜·卡兹米

在中东长大 从小喜欢太空和飞机

希娜出生于巴基斯坦,在中东长大,读高中时移民到美国。13岁时,希娜就立志要在NASA工作,成为一名航天工程师。在少年时期,她就迷恋上了阿梅莉亚·埃尔哈特。阿梅莉亚是美国女飞行员先驱,是第一位独自飞越大西洋的女飞行员。

“我一直对太空、飞机感兴趣,工程也一直是我的研究领域。”

希娜是在几年前进入NASA的。她回忆起自己第一次接触NASA,是在波音公司做一个大型的NASA项目。

在完成公共政策博士学位后不久,希娜将目光瞄向新的航空工业,在维珍轨道公司工作了几年。维珍轨道公司是英国富豪理查德·布兰森旗下航天企业维珍银河公司的子公司。

后来她接到索非亚的电话,她毫不犹豫地抓住了这个机会。


NASA华盛顿总部项目科学家帕特·克涅泽克

从小誓言读博 进过多家顶级天文台

帕特在美国密歇根郊区长大,那里常常是阴天。所以,当父母带帕特去祖父母位于得克萨斯州的农场,她看到了那里漫天的星星时,她对天空产生了兴趣。“这让我着迷。我下决心要成为一名天文学家,12岁时我信心满满地告诉父母我将获得博士学位。”

帕特做到了。她在马萨诸塞大学获得了博士学位,在密歇根大学做博士后。后来,帕特发觉自己喜欢研究仪器和天文台,于是在智利卡内基天文台工作了一段时间。

回到美国后,帕特先在约翰霍普金斯大学工作了几年,后来进入太空望远镜科学研究所。

帕特在国家光学天文台工作了12年,然后被招募到国家科学基金会。在国家科学基金会工作三年后,她成为那里的数学和物理科学理事会的高级顾问。

帕特一直很想了解NASA是如何运作的,来自NASA总部的天体物理部门的琳达·斯帕克向她透露:NASA正在招人。帕特从而抓住机会,进入了索非亚。


大学空间研究协会(USRA)索非亚科学任务行动主任玛格丽特·迈克斯纳

执过十年教鞭 太空望远镜研究专家

玛格丽特会和天文学结下不解之缘,要归功于读中学时遇上了一位善于鼓励学生的老师。她所在的学校科学课程丰富,上地质学课时,她想,“这很酷,我想成为地质学家”;上气象学课时,她想,“哦,我想成为一名气象学家”;上天文学课时,她又变了,“这真的很酷,我们不知道这里会发生什么,我想做这个”。

从研究生院毕业后,玛格丽特在伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校找到了一份教职,在那里干了差不多十年。她制作了一个近红外相机,安装在学校的一米直径望远镜上。

玛格丽特通过NASA招募,进入太空望远镜科学研究所特设中红外仪器科学工作小组,开始研究下一代太空望远镜,这个太空望远镜叫“詹姆斯·韦伯”太空望远镜。詹姆斯·韦伯太空望远镜是哈勃望远镜的继任者,预计2021年发射升空。


NASA埃姆斯研究中心科学家纳瑟姆·兰瓦拉

印度来的学霸 专注红外线研究

纳瑟姆在印度一个小城镇长大,直到15岁才第一次接触天文学。当时,她还是名高中生,读到了一章天文学。她至今还记得,那一章讲的是宇宙的距离尺度,下一个行星有多远,太阳系的尽头有多远。

纳瑟姆完成博士学位后,恰逢欧洲空间局(ESA)的赫歇尔太空望远镜刚刚启动,于是她选择从光学天文学转向更长波长的研究领域。“赫歇尔是一个新的任务,我想参与其中。”纳瑟姆被选上在科罗拉多大学波德分校读博士后,研究赫歇尔。她开始对红外线和更长的波长感兴趣,同时关注起宇宙分子的化学指纹。

然后,纳瑟姆来到NASA埃姆斯研究中心,成为了NASA的博士后研究员。


德国航空航天中心(DLR)科学经理亚历山德拉·罗伊

化学家父亲启蒙 观天测地管人样样通

亚历山德拉来自意大利,父亲是一名化学家,很早就对她进行了科学方面的启蒙。6岁时,亚历山德拉画的是原子核和电子环绕的原子。上小学后,她对未来的设想是,长大后要么当宇航员,要么做潜水员。

亚历山德拉在意大利获得天文学学位。她在德国波恩马克斯·普朗克射电天文研究所做了两年的研究,然后转向大地测量学领域,先是读了一个博士学位,然后进了NASA戈达德太空飞行中心,用射电望远镜来测量大陆漂移。这一钻研就是16年。然后,她继续学习,进入管理领域,成功申请了德国航空航天中心的职位。

也曾遭遇性别问题,为越来越多女性入行高兴

在西方科学领域,越来越多的女性面孔涌现。这五位女性如今都是天文学领域的专家级别的人物,但她们也曾在奋力攀登科学高峰的过程中遭遇异样目光,她们执着于喜爱的专业,坦然面对。

纳瑟姆提到,对于像她这样来自一个印度小镇的女性来说,在不结婚不订婚的情况下出国深造是一件很“出格”的事情。在那个时候(她20岁时)她没有这个勇气,是父母支持了她。“我想我可能是社区里第一批未婚就远赴国外攻读博士学位的女性之一。在我开了这个头后,我想,这让社区里的很多女性都能做类似的选择。”

来自美国的玛格丽特也记得自己在学习生活、职业生涯中遭遇过类似的孤立感。“记得在读大学时,物理课上只有一两个女生。我说,‘嘿,有人想组成一个学习小组吗?’所有人都抬头看着我,却没有回应。”当她获得伊利诺伊大学的教职时,一个男性博士后说,“哇,我想他们是真的很想要雇佣一名女性”。

帕特上大学的时候,要么是教室里唯一的女生,要么是物理课上仅有的两名女生之一。现在,情况有了改变,她在天体物理部门已非唯一的女性面孔,但在一些会议类的场合,她仍然可能是“绿叶中的那朵红花”。“这正在改变,我为此感到自豪和高兴。”

希娜在中东读高中,在那种文化中,女性在技术领域的发展有限。她在美国恩布里里德尔航空大学的时候,男女比例是6:1。“过了一段时间,我对此就麻木了。”但情况在改变,“在过去的十年里,你不再是房间里唯一的女性了”。

美国航空航天局(NASA)的空中天文台——平流层红外天文观测台(英文首字母缩写为索非亚)

美国空中天文台这半个多世纪

1958年,美国航空航天局(NASA)成立,NASA在利用飞机研究太空方面有相当丰富的经验。

空中天文台有两大优势

在高海拔飞行使望远镜处于地球大气层水蒸气之上,水蒸气会阻挡某些类型的光如红外线,到达地面的望远镜。

机载观测站还可以到任何地方进行观测,使研究人员能够研究瞬变事件,从而了解遥远的行星和物体。当航空天文台每次飞行后着陆时,望远镜设备可以进行升级或维修,新的望远镜可以利用新技术建造,这是大多数太空望远镜不可能做到的。

柯伊珀天文台运动20年

NASA在1965年通过一架改进的康维尔990飞机从日全食路径内部研究日食,从此为航空天文学铺平了道路。1968年,天文学家在里尔喷气式飞机的机舱里使用直径12英寸的望远镜,利用红外线研究金星等天体。

柯伊珀航空天文台运行20年

里尔喷气机天文台的成功促成了NASA柯伊伯机载天文台的开发,这是一架由C-141运输机改装而成的货机,携带了一台直径36英寸的反射望远镜。它以行星科学家杰拉德·柯伊珀的名字命名,1975年至1995年间运行了20年。科学家们利用它进行太阳系研究、银河和银河系外的观测,甚至还研究了航天飞机重返地球大气层时的红外线隔热罩。

柯伊伯航空天文台1995年退役后,一个拥有一个更大直径、功能也更强大的红外望远镜的飞行天文台诞生了,它就是平流层红外天文天文台。

索非亚在40000英尺高空飞行中。望远镜操作员和科学家等坐在飞机后部,面对着望远镜。

飞行在平流层的索非亚

携带最大机载望远镜 可上万米高空测星系

NASA和德国航空航天中心(DLR)联合运营平流层红外天文天文台(索非亚)。他们选择了一架波音747SP飞机来携带迄今为止最大的机载望远镜,其直径为106英寸(约2.7米)。NASA对这架曾经为泛美世界航空公司和联合航空公司提供服务的飞机进行了改装和维护。DLR设计、建造并维护了这台可以在45000英尺(约1.37万米)高空以时速650英里飞行的望远镜。

在机舱内,天文台所需的任务控制系统取代了飞机作为客机时的座位。每次飞行都有大约20人来操作飞机、控制望远镜和收集天文数据。

这台德国制造的望远镜由一种独特的玻璃材料制成,其热膨胀率几乎为零,所以镜面不会受到温暖的地面空气和寒冷的平流层之间的温度变化影响。这个望远镜的背面有一个蜂窝设计,使它比同尺寸的大多数望远镜轻大约80%。一个复杂的稳定系统将望远镜与飞机的运动隔离开来,使其在夜间飞行时固定在观测目标上。

索非亚在2014年达到了满负荷运转,每周飞行三次或三次以上,飞行时间约10小时。

位于加州硅谷的NASA埃姆斯研究中心与总部设在马里兰州的大学空间研究协会和德国斯图加特大学的索非亚研究所(DSI)合作,管理着索非亚项目。这架飞机由NASA阿姆斯特朗飞行研究中心位于加州帕姆代尔的703机库负责维护和操作。

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