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火星車「堅毅號」挑戰著陸 華裔工程師扮要角

鄭重聲明
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彭家彥和堅毅號火星車。(彭家彥提供) 彭家彥和堅毅號火星車。(彭家彥提供)
「堅毅號」在火星上的模擬圖。(NASA/JPL-Caltech提供) 「堅毅號」在火星上的模擬圖。(NASA/JPL-Caltech提供)

美國太空總署(NASA) 下的「噴射推進實驗室」(JPL)製造的「堅毅號」(Perseverance)火星車,已於7月30日成功發射。負責讓堅毅號未來能平安降落的,正是JPL的華裔首席工程師(Principal Engineer)彭家彥(Peter Peng),他和團隊模擬了可能遇到的近1500種著陸狀況。

台灣大學畢業後來美求學的彭家彥,服務於JPL飛行加載和動態模擬領域,負責飛行器在星球著陸。以火星為例,電子訊號從地球傳到火星要十多分鐘,因此不可能即時遙控,所以著陸命令要預先模擬應對各種可能狀況,再將設好的命令提前傳輸給飛行器執行。

他解釋,火星車在他們來看相當於是「乘客」,要把這個「乘客」安全完整送到火星最具挑戰。從進入火星大氣層到平安著陸的這段時間,被稱為「最恐懼的17分鐘」,該環節若出問題,後面探測任務就無從作起。火星大氣層不同時間密度不同,飛入角度不同速度也不同,地表狀況千差萬別,他和團隊需把所有物理定律在電腦上模擬。比如有的著陸方式會翻滾,他感慨的說,只要99%的機率可以成功,那就是可行的,剩下的就「聽天命」了。

火星車想要著陸,進入大氣層後的第一個減速方式是打開降落傘,但因火星大氣只有地球1%,減速很有限。於是需要第二個減速方式,彭家彥稱其為太空吊車(skycrane)。吊車上有反推小火箭,能使火星車將下墜速度控制到1m/s,安全落地後,吊車會自動飛離火星車一段距離,「功成身退」並主動墜毀。

之前發射的「好奇號」(Curiosity)也是用同樣方式著陸,不過這次「堅毅號」又更重了126公斤,達約1噸重量,因此降落更難,分析和設計也更挑戰。他表示,每一次任務都會達到當時技術的極限,而下一次又要再推動這個極限。

不少人將「Perseverance」翻譯為「毅力號」,彭家彥則更喜歡翻譯為「堅毅號」。他相信堅持和毅力才能表達它的全部意義,「每一個火星計畫都非常難,若不堅持的話後面的一切就不會發生」。每次項目都有出問題的時候,其難度都讓人覺得是不可能解決的,但團隊都堅持下來,最後竟然每次都找到解法。經過若干次這樣的危機,他更深感想要成功,除了毅力還有堅持和絕不認輸的精神很重要。

彭家彥曾參與過卡西尼惠更斯號土星探測器、深空一號以及小行星著陸項目,但最有緣分的便是火星車系列任務。1991加入NASA工作,彭家彥1996年參加了第一個火星探路號任務,該任務原本就是實驗性質,作為工程師深知一切任務都有概率會失敗,導致他在國慶日當天火星車著陸時,壓力太大不敢看直播,乾脆跑去聖地牙哥度假,沒想到任務非常成功,朋友致電道喜他才知道。

他隨後又參與了2003年的機會號和精神號,雙雙成功;也參與2012年著陸的好奇號,雖然歷經曲折但也成功。每個火星計畫大約間隔七至九年,四次火星車計畫幾乎構成了他在NASA的全部職業生涯。最近因疫情在家工作的彭家彥和團隊,需要用飛行過程的這七個月時間,將著陸程序盡善盡美,然後將指令發給堅毅號,讓它能在明年的2月18日平安著陸紅色星球,開始新探索。

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負責讓堅毅號能平安降落,正是華裔工程師彭家彥。(彭家彥提供) 負責讓堅毅號能平安降落,正是華裔工程師彭家彥。(彭家彥提供)
圖為去年8月,工程師們正在測試「堅毅號」。(NASA/JPL-Caltech提供) 圖為去年8月,工程師們正在測試「堅毅號」。(NASA/JPL-Caltech提供)
負責讓堅毅號平安降落的,是畢業自台灣大學的JPL工程師彭家彥。(取自NASA官網) 負責讓堅毅號平安降落的,是畢業自台灣大學的JPL工程師彭家彥。(取自NASA官網)



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