太空探索接班人

章江

迈尔斯·所罗门（Miles Soloman）是英国谢菲尔德市塔普顿高中一名17岁的中学生，2017年3月在一次检查辐射传感器指标表的校园研究中，他意外地发现美国国家航空和宇宙航行局（NASA）的科学家犯了一个数据错误。

迈尔斯之所以能够拿到NASA的数据，是因为他参与了学校一个名为“TimPix”（教育与推广活动计划）研究项目的一部分。“TimPix”是一个由英国慈善信托机构“在校研究机构”（IRIS）发起，英国空间局运作，首位造访国际空间站并进行太空漫步的英国宇航员蒂姆·皮克（Tim Peake）参与完成的耗资300万英镑的研究项目，旨在为学生和老师提供在学校进行实际科学研究的机会，把真正的科学计划带入教室和课堂，提高孩子们对空间科学和STEM（科学、技术、工程和数学）专业的兴趣。皮克在2015年12月去往国际空间站后，实施了一个了解太空辐射对人类影响的研究项目，通过使用USB形状的Timepix侦测器来监视国际太空站的辐射。这些侦测器插入电脑，并定期将数据送回地球，而在校的中学生们则有机会分析辐射探测器所记录的有关辐射水平的数据，寻找其中的模式或异常，获得更多的发现。

迈尔斯和他的同学在一大堆的Excel电子表格中得到Timepix的测量数据，与物理老师詹姆斯·奥尼尔一起按能量等级对数据进行排序和科学分析。“我们拿到手的是一大堆电子表格，听起来好像很无趣，其实研究起来有趣极了。我直接查至列表最底部，去看最低的能量，结果注意到了异常。”迈尔斯在接受英国广播公司（BBC）采访时回忆道，“国际空间站上的辐射探测器没有与任何物体发生碰撞，但在一个存储单元却出现了‘—1这样一个数字。我一开始认为‘不能有负能量，但经过认真仔细的思考后认定上面记录的是一项错误数据，因为能量值不能为负数。于是我在讨论中提出，为什么这里写着能量为‘—1？”

迈尔斯和詹姆斯老师一起迅速采取行动，马上向NASA发送电子邮件。“此前从来没有人注意到这个问题，包括NASA的专家在内，但我发现了。”迈尔斯开心地说，“这真是太酷啦，我可以告诉我的朋友，NASA的科学家正在阅读我做的图表呢！”NASA对于迈尔斯给予的帮助表示感谢，答复道：“我们已经知道了错误的地方，但相信这种错误一年也就发生一两次。”但迈尔斯发现，这个错误实际上每天发生好几次。

休斯顿大学物理学家拉里·平克西教授与NASA合作研究辐射探测器，也参与了TimPix项目，并且是国际太空站辐射监测计划的共同研究者。他表示：“我在NASA的同事们认为自己已经搞定了这个问题，但实际并非如此。问题主要出在转换原始数据的一些演算法略有偏离，会以负数作为转换结果。”

作为国际上最权威的航空和宇宙航行局，NASA自1958年创立半个多世纪至今，收到的表示祝贺、敬仰和提问的信函、电话和邮件不计其数，但被告知数据出错的事情则少之又少，而出自中学生之手的更是绝无仅有。

在被问到一名中学生做出这样的纠错是否令人尴尬时，拉里教授坦然回答说，自己从来没有这样想过，“这体现了IRIS项目的价值，学生们在实际参与研究活动的过程中能发现专业人士没时间发现的问题。”他表扬道，“我们虽然有尴尬，但更多的是感激。迈尔斯能发现NASA的错误数据，这是一种很值得赞赏的行为。IRIS提倡‘在课堂上扩展真正的科学，让学生接觸真正的科学研究，不管他们是什么背景或者他们就读的学校是什么背景，这种经历将激励他们成为新一代的科学家。”

对于迈尔斯和他的同学来说，IRIS将会给他们更多探求科学的灵感。“同学们觉得我是书呆子，我告诉他们这次发现的细节时，他们既嫉妒，又觉得无聊。我在指出数据有误时，并非想要证明NASA是错的。我没有试图证明自己比NASA的研究人员更聪明，因为我显然不是。令我感到兴奋的是我还得到了NASA的邀请，去协助分析问题。要知道跟他们一起工作并向他们学习，是我梦寐以求的心愿。”

除了分析国际太空站的辐射影响外，塔普顿高中的学生还参与了其他一些项目，如进行心血管疾病方面的遗传研究，分析火星大气层，从事寻找磁单极迹象的大型强子对撞机MoEDAL实验。另一项计划还让孩子们能与牛津大学的粒子物理学团队合作，在《我的世界》教育游戏里做出大型强子对撞机的复制品。“我们在竭力挖掘年轻人的潜能。”詹姆斯老师展望道，“我们能够形成的最大研究团队就是全国各地的学生。”

此外，“TimPix”的研究项目还包括2016年初对千名小学生的太空视频授课。利用国际空间站上时速17000英里的卫星链路，宇航员皮克的太空实验实况把全英30万小学生日常的科学课堂变成了一个生动有趣的宇宙课堂，给孩子们留下了深刻的印象。还有1万多名老师完成了课程注册，参与到宇宙课堂中来。

皮克通过长达20分钟的视频通话接受小学生们的答疑。在提问环节，一名5岁的小学生哈利首先提问：“你的窗外是什么景色？”皮克“飘”到窗边，告诉哈利自己现在位于大西洋中部上空，正接近非洲海岸，这里的景色从太空看非常美丽。这段视频通话十分珍贵，已收藏到利物浦世界博物馆中。进入失重游戏环节后，他在太空打“水乒乓”（水滴集成的球体），并通过在水滴中加入碳酸维生素片使“乒乓球”泡增大，来为学生们演示失重状态。皮克还应孩子们的要求完成了下蹲、转体、触摸脚趾和喝水等动作。

英国非常重视青少年的太空实践，积极鼓励孩子们参与太空科学实验计划。早在2007年，由英国国家太空中心和萨里卫星科技公司联合组织的太空科学实验竞赛就吸引了14～18岁的中学生参加。优胜者提出的创意方案必须包括设计一个重量不超过1公斤的卫星模型。主办者向优胜者颁发最高10万英镑的奖金。2008年，一群学生把两只穿着太空服的泰迪熊送到了距离地面几十公里的高度，上演了玩具宇航员太空行走的一幕，被传为佳话。本次实验的目的是为了监测大气同温层的气候状况，并确定什么材料在飞行中最抗寒。实验开始后，“载”着两只泰迪熊和试验仪器的氦气球一直上升，抵达30公里之外，这是人类首次将玩具送到太空船才能抵达的高度。随着氦气球因气压变化而爆炸，两只玩具熊开始了“太空行走”。由于地球重力影响，它们落向地球，在即将坠落到地面之前，盒子中携带的降落伞自动打开，确保泰迪熊和盒子中的设备平稳安全地“软着陆”。整个实验过程历时2小时9分钟。

2016年4月，为了让学生们了解宇宙太空方面的知识，英国莫克姆湾小学在科学家的帮助下集体做了一次探索宇宙太空的实验：一只名叫Sam的玩具狗身上系着一个氦气球，并安装有GPS跟踪定位设备和摄像机，以保持与地球的联系，随时记录太空游行的整个画面。然而就在Sam飞到距离地球表面12英里的地方时，画面突然中断，Sam意外失联。后来，科学家们在距离伯恩利不远的地面发现了系在狗狗身上爆裂的氦气球和GPS装置，可就是没有看到它。科学家推测，Sam现在很有可能已经返回地球。莫克姆湾小学校长是该项目发起人，他表示：“我和孩子们都期待再次看到Sam，让它告诉我们发生的一切美妙的事情。”