修理哈勃很「危險」

執筆時，穿梭機阿特蘭蒂斯號上的太空人應該正在忙碌修理哈勃望遠鏡。這第五次也是最後一次的哈勃維修任務有一特點，就是需要另一架穿梭機奮進號在地面待命，以防太空人萬一遇上什麼「意外」，可以立即升空營救。這不尋常的「舉動」是否代表今次任務特別「危險」？

是，因為目的地是哈勃望遠鏡，而不是國際太空站。

穿梭機升空，大多以國際太空站為目的地，以補給、修建、實驗為目的。任務期間，假如穿梭機遭到任何損壞或故障，而太空人又無法修理，怎麼辦？只有等，在太空站裡面等。美國太空總處現時共有三架穿梭機：發現號、阿特蘭蒂斯號和奮進號，正常情況下，只有最多一架在太空。從前，每次穿梭機升空都有一個附屬的Launch On Need任務，也可說是一個備用但未必執行的拯救行動，以應不時之需；可是，由於計劃和訓練需時，拯救隊最快40天之後方能升空，幸而太空站通常儲存了70至80天的糧食，待援的太空人故無糧斷之慮。今年開始，太空站的儲糧更為充足，只要每次穿梭機按原定日期升空（通常兩次任務相隔不超過四個月），太空人即使被困也可以等待下次救援，Launch On Need任務遂被廢除。可見，美國太空總處對穿梭機因各種原因而未能回航的顧慮非自今日始，關鍵是，糧食多寡決定太空人時日之長短。

今次，穿梭機的目的地是哈勃望遠鏡。不用說，鏡內沒有糧食，倘若穿梭機因某些原因不能回航，太空人只能靠機艙內大約25天的糧食渡日。想到國際太空站？不能，因為望遠鏡跟太空站各有不同的軌道，太空人不能在兩者間穿梭。舊時的Launch On Need也不管用，因為40天後方能起飛，遠水救不了近火。這就是奮進號在發射台候命的原因；如有需要，3天後可以升空，仲快過我買張機票。

奮進號的角色說過了，但哈勃任務比較「危險」的原因不止於此。相信讀者都聽過太空垃圾的問題，大件的包括火箭殘肢和廢棄的人造衛星，小的有爆炸碎片（設計不佳的人造衛星有時會意外爆炸）、機械零件（日久失修的人造衛星可能會有零件脫落）、油漆、碰撞產生的碎片、甚至是太空人不慎丟失的工具（例如一隻手套），各式各樣，想像得到的都有，不要以為體積細小便不用理會，它們的「殺傷力」來自其速度。哈勃望遠鏡離地面約570公里，在這個高度圍繞著地球運行的物體（包括太空垃圾），速度大約每秒8公里；作個對比，子彈也不過是每秒1公里。離地面500至1500公里的範圍是十分「擠擁」的，很多人造衛星以此區域作為其軌道，太空垃圾也特別多，不幸地，哈勃望遠鏡就是位於此區域。國際太空站離地面約350公里，這裡的垃圾較少，被撞的機會也較小。阿特蘭蒂斯號進入哈勃軌道要面對較大「危險」，不言而喻。

相對地面而言，太空始終「地廣星稀」，無論怎樣「擠擁」，真正碰撞的機會應該不大吧。不大是對，但肯定不是零。今年2月便有兩顆人造衛星在西伯利亞上空相撞，是次撞擊增加了太空垃圾的密度，當然也增加了哈勃任務的「危險性」。

美國太空總處對「危險性」必須有具體的量化，才能客觀地評估每個任務是否可行，他們稱這個數字為Loss Of Crew and Vehicle (LOCV) ratio，以1：X表示，X愈小愈危險。這個比例有什麼意義呢？讓我作一簡介。穿梭機回航進入大氣層，為了抵受與空氣摩擦的高溫，機身表面是一層耐熱物料。這層耐熱物料可能被一些微小的太空垃圾撞擊而受損，因此穿梭機回航之前，太空人必須檢查並修復所有「嚴重」瑕疵（什麼叫「嚴重」，什麼是「可以接受」，他們當然又有另一套準則，時間所限，執筆時無暇查閱），假若瑕疵不能修復，穿梭機回航不得，這就是一次LOCV事件。LOCV ratio就是美國太空總處對某次任務會出現LOCV的機會的估計。

影響LOCV ratio的因素非常多，包括任務的長度、太空垃圾的密度、機身的方向、檢查機身的方式等。去年10月的LOCV ratio是1：185，今年2月人造衛星相撞後急降至1：157，後來操作上作些技術性改良，把之推回1：185。可見，這個比例是多麼受外在環境影響，及其「可塑性」有多高。

根據指引，穿梭機任務的LOCV ratio不應大於1：200，話雖如此，美國太空總處是有「酌情權」的。今次哈勃任務，他們有否運用「酌情權」，我卻不能肯定。是次任務正式被批準是在4月30日，此日期前我看到的最後一個LOCV ratio是1：185，但此日期後某些報道卻有1：229之說，185哪個時候被改成229，找不到。以上引用之數字全非第一手資料，若有錯漏，見諒。讀眾中如有知情者，請指教。

除了被動地計算被撞的機率，也可主動地追縱和監測。美國軍方的U.S. Space Surveillance Network其中一項日常工作就是以雷達追縱和監測一些體積較大的太空垃圾，預測可能發生的「太空碰撞」並發出警告，讓有關的人造衛星或航天器有充分距離和時間開動引擎，改變航道以避過碰撞。不過，正如2月的人造衛星相撞事件顯示，監測工作或有百密一疏，又或者衛星負責人慣性地忽略「狼來了」的警告（內情可能遠較複雜，有興趣的讀者應上網查看），當中的技術和人為因素，令這個系統不盡完美。

不說不知，原來哈勃望遠鏡是沒有引擎的，即使預見可能碰撞，也不能迴避，頂多只能調較角度以減低相撞的橫切面，幸好至今安然無恙。今次的維修任務會把其壽命延長四、五年，希望幸運之神繼續眷顧，讓哈勃望遠鏡為科學發展盡最後一分力。

（刊登於2009年5月20日信報副刊）

相關連結：
Assessment of Options for Extending the Life of the Hubble Space Telescope: Final Report

NASASpaceFlight.com：穿梭機新聞