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天下文化首頁 主題 捕捉黑洞的幕後功臣,竟「與熊邂逅」身陷危機?
科學自然

發表日期

2020.03.26
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文章摘錄自

黑洞捕手
終於,人類見證了黑洞的存在,進一步證實廣義相對論,距離完成宇宙之謎的大拼圖,又邁進大大的一步。中研院...
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捕捉黑洞的幕後功臣,竟「與熊邂逅」身陷危機?



圖片來源:陳明堂提供

望遠鏡組裝完成

7月24號星期一,節氣剛剛進入大暑,是一年中最熱的時刻,圖勒早晨的溫度是攝氏四度。天氣晴朗無風,這是個好預兆。

我們先把主碟面從廠棚拖出,這時一台墨綠色的大吊車已在外頭準備。為了這個場合,喬治和劉慶堂一同設計、製造了一組十字型的黃色大吊具,它不僅能分散主碟面的重量,而且能讓主碟面能夠保持水平。

利用這組吊具,吊車將主碟面移放到一台低平板的紅色卡車,再由卡車以步行的速度,開過圖勒機場跑道,抵達望遠鏡工地現場。

這個時候,墨綠大吊車已經移動到現場待命。等一切準備妥當,喬治站在一台升降機上指揮全局,只見吊車先拉起黃色十字吊具,搭上主碟面,緩緩的將主碟面拉上天際。我們幾個在地面上的工作人員,拉著幾條綁在主碟面上的纜繩,幫忙穩定主碟面在半空中的位置,再配合吊車的動作,緩慢而穩定的將主碟面移到望遠鏡主體的正上方。

飛利浦、劉慶堂帶著幾個人,分別在接收機機房的裡面與外側,以目視方式判斷主碟面是否到達安裝位置。早上剛過十點,空氣穩定,幾乎感覺不到任何氣流;氣氛緊張,大夥兒幾近停止呼吸。當一切細節達到定位,「三、二、一、下!」主碟面穩穩的連接望遠鏡上端的定位鞘,周圍的工作人員馬上鎖定連結碟面的介面,彷彿完成了一場太空梭搭接上太空站的過程。

當晚,我們邀集了所有的工作人員,還有幫忙過我們的丹麥人、基地軍官、德國廠商,一同在宿舍開披薩慶功宴。這一天確實值得慶祝,因為我們設置了北極圈內的第一座次毫米波望遠鏡。

格陵蘭望遠鏡自2012年,從新墨西哥乾燥炎熱的沙漠環境,拆解運送至全世界各地加工、改造、整理,歷時五年,由原本的阿爾瑪望遠鏡原型機,改頭換面成為適應北極氣候的格陵蘭望遠鏡,第一次重新組裝呈現在世人面前。

這件原本被認為接近狂妄、做夢式的提案,終於變成一件看得見、摸得到的實物。

裝血管、安神經

格陵蘭望遠鏡的主體結合完成,代表已經有了「骨骼」和「肌肉」,緊接著是幫它安裝「血管」和「神經」,也就是電力、電信,與控制系統。

這部分主要是在望遠鏡的機械結構中,布置將近一千組各式各樣的電力和電信線路。除此之外,望遠鏡還需要一整套的暖通空調系統,以維持在酷寒環境下運作的能力。

我們的團隊比較缺乏這部分工作的實作經驗,所以我在三年前就開始訓練布線小組,還在2017年初,特別帶著小組負責人跑了一趟智利,實地觀摩阿爾瑪陣列和阿佩克斯的電力系統。這些演練和準備,使得接下來的布線工作,順利在一個半月的時間完成。

完成了這些安裝後,望遠鏡的整個工作系統大致底定,這時才能進行控制系統的最後調校,以確定指揮望遠鏡的伺服系統能夠達到設計的要求。譬如說,望遠鏡是否可以從一個指向,依照我們要的速度,轉動到另一個指向;它是否能夠在某個風速下,完成某些動作。這個過程,就是不斷的測試望遠鏡的動作是否能以預期的方式完成。

做完一整套的測試後,格陵蘭望遠鏡已經具備精確的指向與移動能力、有一個12公尺的大光圈(主碟面)、一套調整焦距的光學系統(拋物面,外加次反射鏡),但是還缺一個類似相機裡用來感光的影像感應器,也就是電波接收機。

由於材料的物理性質,一般的影像感應器跟我們的眼睛一樣,無法「看見」電波,但電波接收機是用低溫超導材料製作,對毫米波和次毫米波的訊號非常敏感。

也因此,這樣子的接收機會包含一具溫度為4K的冷凍箱,專門提供極冷的低溫環境,而低溫超導偵測元件和一些配件,就位在冷凍箱最冷的地方。冷凍箱會提供外來訊號的入口,引導訊號打到偵測器上。

安裝了電波接收機,整個建造計劃中的工程部分總算大功告成。接著,就是「訓練」望遠鏡如何看星星。當我們第一次指揮望遠鏡,收到外太空傳來的訊號,就稱為望遠鏡的「第一道光」。

熊出沒注意

在9月初的某天,有一頭麝香牛死在離我們望遠鏡大約八公里的野外,屍體引來了一群飢腸轆轆的動物,有狐狸、烏鴉、還有一頭北極熊。圖勒附近並沒有海豹、海狗的蹤跡,因此不常看到以這些動物為食的北極熊。

這個消息傳回營區後,幾個好奇大膽的人忍不住就開著車子,小心翼翼的到現場看熱鬧,大老遠就看到熊老大以它的身材優勢,占著牛排大餐獨自享受。基於安全起見,看熱鬧的人都被「勸導」回基地裡,只留下安全人員,遠遠的監視熊的動向。

隔天要上工之前,我們聽到消息,那頭熊昨夜在基地周圍遊蕩,後來被趕回山區裡。我們心想:格陵蘭望遠鏡的位置接近基地外圍,如果北極熊趁著暗黑的天色,從望遠鏡據點進入基地,我們不就首當其衝,成為熊世界「台灣餐廳」的外帶櫃檯嗎?

我們抵達望遠鏡地點後,刻意尋找可以辨認的足跡。果然不出所料,昨夜熊老大真的在望遠鏡的周遭散步,它的一列腳印,明顯的印在潔白的雪地上。從腳印的走向,看來最後是往遠處的山區走去。

這一天,每個人的工作都不是太專心,常常會朝著遠處瞄個幾眼。

第三天早上,熊出現了。基地的警報大作:「基地全員注意,從現在開始,營區進入『Technical Delta』。我重複:現在開始,營區進入『Technical Delta』。」圖勒空軍基地每個房屋都有廣播系統,外出的工作人員也都會配戴著一隻基地電話,當有特別狀況時,基地的安全部門就會透過廣播和電話,通知所有在室內、室外的人員。

「Technical Delta」是營區裡的一個警報,代表有北極熊出現在基地裡,聽到這個警報的時候,所有的人必須進入安全的地點,在警報解除前,不得外出。在入境圖勒基地的時候,安全軍官一定會向來訪者說明這些資訊。

或許是語言上的障礙,或許是忘了開機,我們的電力小組成員,想說吃飯時間到了,車子開著就往餐廳過去,一時之間也沒有發覺路上根本沒有行人車輛。

等停好了車,走進餐廳,廚師看到他們,吃驚的問說:「你們怎麼過來的?你們不知道現在是『熊出沒』警報嗎?」一邊說著,一邊拉著他們到後面廚房的窗口。

不看還好,一看嚇出一身冷汗:一頭巨大的北極熊,正趴在離廚房門口不遠的地方。過了一會兒,基地的安全人員開著三部大車,慢慢的把這頭熊再次趕出基地。可是接連幾天,牠依然屢次回到基地,讓基地不時響起熊出沒警報。

最後,為了人員安全,只好槍殺這頭不幸的北極熊。至於台灣成員差一點演出「與熊邂逅」的事件,後來被編入安全簡報的負面案例。

【書籍資訊】
《黑洞捕手》

黑洞捕手

出版日期:2020.03.31

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