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失踪的月球档案

研究人员搜寻旧实验室和档案馆,在为时已晚之前寻找宝贵的月球数据。

作者:Julia Rosen
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阿波罗15号宇航员詹姆斯·欧文。阿波罗计划档案/NASA

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Seiichi Nagihara 钻研纽约州 Palisades 的哥伦比亚大学分校一个杂乱储藏室里被遗忘的箱子时,不禁开始冒汗。但这位身材匀称的54岁老人坚持继续工作。当时是2013年6月,他从德克萨斯州远道而来,寻找关于月球几十年前的线索。

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Nagihara 翻阅哥伦比亚大学地质学家 Marcus Langseth 泛黄的档案,他于1997年去世。在20世纪60年代末至70年代中期,Langseth 负责一项研究月球内部热量如何散失的项目,使用阿波罗任务中宇航员部署的传感器。这项实验只是阿波罗月面实验包(ALSEP)的一部分,这是人类有史以来进行过的唯一一项全面的月球基地研究。

德克萨斯理工大学的地球物理学家 Nagihara 希望使用当时科学家们梦寐以求的现代分析技术,重新分析 Langseth 的热数据。但自1977年国会停止该项目的资金以来,多达一半的 ALSEP 数据已经丢失。

现在,Nagihara 和一群研究人员兼侦探正在争分夺秒地找回丢失的数据,以免为时过晚。参与阿波罗任务的最后几位科学家正在迅速老去,记录数据的脆弱磁带以及能够读取它们的机器也一样。

Nagihara 寻找信息的动机很简单:我们暂时不会重返月球。“在那之前,”他说,“这是我们拥有的唯一数据集。”

数据采集

1969年,阿波罗12号宇航员 Charles “Pete” Conrad 和 Alan Bean 在月球上安装了第一套 ALSEP 设备。随后的每一次任务(阿波罗13号除外)都安装了更多设备,直到1972年的最后一次登月。这些设备监测月球稀薄的大气层,监听月震和陨石撞击的微弱隆隆声,并测量月球的热流。总共,分布在五个着陆点的14项实验为我们了解我们孤独的天然卫星的运作方式打开了一扇窗。

阿波罗16号的阿波罗月面实验包(ALSEP)在月球表面测量地震波:月震。阿波罗计划档案/NAS

随着岁月的流逝,一些设备失效了,但大多数设备超出了预算,最终该项目失去了国会的支持。1974年,NASA开始拆除 ALSEP 的科学和工程团队网络,1977年,该机构关闭了接收月球仪器无线电数据的地面站。

项目结束后,尽管付出了保护的努力,但大部分数据还是丢失了。对于每一项实验,NASA都制作了数据副本:NASA保留一份,并将另一份发送给 Langseth 等项目科学家。大多数现存的 ALSEP 数据来自研究人员,他们处理了原始数据并将结果存档在 NASA。然而,许多这些记录在1974年就结束了,而且通常不完整。例如,Langseth 的贡献只包含他工作所需的内容——热流传感器收集的每七个测量值中的一个,没有原始数据。

处理 ALSEP 数据所使用的技术现在看来已经过时。但这些数据仍然可以带来新的月球见解。Hamish Lindsay

原则上,这很好,因为 NASA 拥有所有东西的备份副本。然而,科学家们现在找不到这些存档磁带中的大部分。NASA记录显示它们被送往国家档案馆,但航天机构在1980年又收回了大部分。纸质记录到此为止。在德克萨斯大学奥斯汀分校任职的退休地球物理学家 Yosio Nakamura,他曾参与 ALSEP 的地震实验,他怀疑 NASA 在磁带短缺时收回了它们以供将来使用,然后就丢失了。

幸运的是,项目最后几年的数据得以完整保存,这主要归功于 Nakamura。1976年,当 NASA 资金短缺时,位于德克萨斯大学加尔维斯顿分校的研究人员(Nakamura 当时在那里工作)承担了制作存档磁带的任务。ALSEP 结束后,这些磁带仍然保存在大学里,尽管有些人认为它们没有多大价值,Nakamura 说。“有些人说,‘那是旧数据,没用了。’”

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月球地震实验的地震图。NASA

Nakamura 并不同意;他预见到未来研究人员能够从旧数据中发掘新见解的那一天。因此,在20世纪90年代初,他寻求 NASA 的支持来保存他从加尔维斯顿抢救回来的磁带。NASA 再次以预算紧张为由拒绝了他,但日本宇宙航空研究开发机构最终给了 Nakamura 一笔补助金,将约9000盘磁带压缩到80盒盒式磁带中。这些数据,包括被动地震实验的完整记录以及项目最后19个月的所有数据,仍然是现存的最完整的原始 ALSEP 数据记录。

振动月球的发现

在看不到丢失的数据的情况下,无法确定它们可能有多大价值。但我们拥有的 ALSEP 数据提供了一些线索。

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20世纪70年代首次收集和分析月球地震数据时,Nakamura 等研究人员是通过肉眼进行解释的,将地震图的锯齿状线条放在光桌上。“任务期间,我们只有一个拥有24千字节内存的大型计算机——这只是你手机内存的一小部分,”Nakamura 说。

最近,他和其他研究人员重新分析了这些数据,并取得了巨大的成功。其中一位研究人员,NASA 马歇尔太空飞行中心的地月行星科学家 Renee Weber,在旧数据中发现了数百次新的月震。她和她的同事们研究了这些月震如何穿过月球内部,以探测其结构。2011年,他们在《科学》杂志上发表了一篇论文,提出了对月球核心的新认识。

Weber 认为,随着科学家们将越来越先进的分析技术应用于 ALSEP 数据,将会有更多的发现。“这是无价的,”她说。

时光的变迁

由于自阿波罗计划以来没有人返回月球,Weber 等许多年轻的研究人员开始寻找其他 ALSEP 实验的数据,才意识到丢失了多少。但直到 Nagihara 在寻找 Langseth 的原始热流数据时偶然发现了这个谜团,才有人认真尝试弄清楚发生了什么,或者找到那些磁带。

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出于好奇和担忧,他和另外二十多名科学家于2010年正式成立了 ALSEP 数据恢复焦点小组。NASA 批准了由 Nagihara 主持的小组,并提供资金帮助团队追查和存档丢失的磁带,并使现有的 ALSEP 数据更容易被当今的研究人员获取。

阿波罗12号宇航员 Alan Bean 在月球表面携带两个 ALSEP 包。阿波罗计划档案/NASA

恢复工作取得了一个有希望的开端。小组成立仅几个月后,约翰逊航天中心记录办公室的 Pamela Baker 发现了一些文件,这些文件导致在马里兰州的一个国家记录中心发现了450盘磁带。当 Nagihara 去领取它们时,他高兴地发现这些是存档磁带,包含了1975年春季三个月期间 ALSEP 数据的完整记录。

但之后线索就断了。由于剩余的4550盘存档磁带没有线索,Nagihara 试图寻找 NASA 发送给项目科学家进行分析的磁带——例如包含 Langseth 热数据的磁带——希望它们没有被扔掉。

除了那个尘土飞扬的哥伦比亚大学地下室,他还参观了马里兰大学,搜寻已故物理学家 Joseph Weber 的记录,他负责 ALSEP 的重力测量实验。

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尽管他找到了一些有用的文件,但这两个地方都没有找到任何磁带。来自 NASA 天体材料采集和保存办公室的最新线索也被证明是虚假警报。

现在,Nagihara 担心时间所剩无几。磁带本身正在迅速退化,提取数据所需的过时设备也是如此。

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“如果我们10年后才找到更多磁带,”他说,“我们可能无法读取它们。时间在流逝。”

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