幫太空船寫程式的人：阿波羅計畫的工程師瑪格麗特・漢彌爾頓 ——《重返阿波羅》

2019 年 7 月 20 日是人類登陸月球 50 週年，大部分的眼光都集中在人類在另一個星球留下腳印這件事，不過阿波羅計畫其實包括了許多科學實驗，讓我們對地球最近的鄰居，有更清楚、正確的認識。

月球怎麼來的？

數千年來，月亮一直是墨人騷客創作的題材，不過我們對月球起源的了解，卻是最近一、兩百年的事。

1898 年喬治·達爾文（George Darwin）提出「分裂說」，他認為月球是地球愈轉愈快，地球受離心力的作用下分裂、甩出來的。分裂說提出後廣受歡迎，甚至被編入美國中學教科書裡。但是分裂說有一個缺點，它無法解釋為何地球會愈轉愈快，而且快到把一部分的物質甩出來。一般的情況下，天體的自轉速度不會有太大的變化，除非受到外力的影響。

1950 年代時另一個月球起源的學說「撞擊說」被提出，這個理論認為地球早期受一顆火星般大的天體劇烈撞擊，撞擊後的物質從地球表面飛濺到地球軌道，這些地球軌道上的物質在重力作用下凝聚形成月球。

阿波羅太空人採集月球土壤和岩石，帶回地球後，科學家分析月球氧同位素比例，發現月球氧同位素比例和地球表面上一樣。這項證據支持撞擊說，因為劇烈撞擊會把撞擊天體和地球表面物質混合，這會讓月球和地球氧的同位素比例非常接近。撞擊說是目前最被科學家接受的月球形成學說。

我們與月的距離

月球是離我們最近的天體，即使如此，我們也不能用尺來量測月球與地球的距離。最精準的量測方法是用雷射，從地球上打一道雷射光到月球，雷射光被月球反射後再回到地球的接收站，只要量測雷射光從發射、反射到接受的時間，把這個時間的一半乘上光速，就可以得到準確的地月距離。

這個原理簡單的方法實際上並不簡單，因為月球表面的反射率不高，無法把地球發射的雷射光有效地反射回地球。這個方法要等到阿波羅太空人把反射鏡送上月球表面後才能真正運作。科學家長期量測地球與月球距離後，發現月球以每年 3.8 公分的速度遠離地球，這是地球和月球之間潮汐力相互作用的結果。

月球上也有地震！？

阿波羅太空人攜帶一些科學儀器到月球，其中比較比較著名的是月震儀。月震儀和地球上的地震儀相似，只是月震儀用來量測月球上的地震。

月震儀除了量測月球的地震外，還可以用月震來研究月球內部的構造。科學家透過月震儀發現月球有一個核心，地殼和核心之間有地函。

最近（2019年5月）科學家用舊有的阿波羅月震儀資料做新的分析，他們發現有一些月震發生在斷層附近，這個斷層可能是月球冷卻收縮的結果，這項結果顯示月球目前依舊有地殼活動的現象！

太空人吃的食物其實很豐富

月球上的第一餐有培根條、桃子、甜餅乾、咖啡，和一種鳳梨葡萄柚飲料。尼爾・阿姆斯壯和巴茲・艾德林在月球表面著陸之後、開始第一次月球漫步之前，就在吃東西。艾德林也利用任務程序之間的短暫休息，進行他的聖餐禮。

技術人員為任務的登月部分準備了四份餐。第二餐比較豐盛，內容有燉牛肉、奶油雞湯、椰棗果乾蛋糕、葡萄潘趣飲料，以及柳橙汁。

在美國太空飛行的最初幾年，連人類是否可以在太空中飲食都沒有人敢確定。約翰・葛倫在友誼 7 號飛行中的餐點包括蘋果醬包、麥芽乳錠， 以及牛肉蔬菜泥。這不是為了他肚子餓時準備的，而是要了解人體在微重力環境下能不能吞嚥和吸收食物。

幸好沒有問題。葛倫開玩笑說，只要漂浮的麵包屑不至於無法控制，或許帶個火腿三明治還比較實際。

幾年後，當約翰・楊和高斯・格里森在雙子星 3 號（Gemini 3）任務中偷偷帶著醃牛肉三明治時，媒體和美國國會要求 NASA 得更注意太空人在口袋裡攜帶什麼東西。雙子星計畫的正規餐點是要實驗食物的保存和還原， 而且要足夠可口，不至於讓太空人難以下嚥。但這種食物的設計要提供足夠的營養，且要能避免食物碎屑在太空艙中亂飄這類危險。

和水星計畫、雙子星計畫比起來，「咖啡很難喝，但至少是溫熱的，又是熟悉的味道，讓我隱約想起地球上的早晨。」麥可・柯林斯，阿波羅11號指揮艙駕駛

阿波羅任務的食物計畫帶來很大的進步和多樣性。最重要的進展，或許是能夠在太空船中使用熱水。太空人可以用一種水槍，讓密封塑膠包裝中的乾燥食物復水，再以湯匙或包裝上附的吸管來食用。這種新方法的確比較接近地球上的進食方式。

太空人的客製化菜單

飛行菜單的規劃都曾仔細徵詢太空人的意見。每位太空人要對菜單進行評估，從 NASA 的營養指南中挑選菜色。典型的每日餐飲包含 2500 到 2800 大卡的熱量、1 公克鈣、半公克磷，以及約 100 公克蛋白質。

為了在任務期間保有一些變化，餐點內容以四天為一個循環。餐點包裝上標示著 A、B、C，分別代表早餐、午餐和晚餐。上面也有不同顏色的魔鬼氈，用來標示哪一份餐屬於哪一名太空人：紅色是指揮官，白色是指揮艙駕駛，藍色是登月艙駕駛。

食品技師為阿波羅 11 號任務的菜單增加了幾樣東西：糖果棒和果凍； 火腿罐頭、雞肉罐頭和鮪魚沙拉；切達起司抹醬；法蘭克福香腸。他們也引入一種「配膳系統」，讓太空人依據喜好和胃口選擇自己的食物，例如甜點可以選擇香蕉布丁、白脫糖布丁或蘋果醬，還有多種口味的糖果。還有飲料、早餐食品，以及燉雞肉和慢烤牛肉等主菜。

太空人即將飛行之前，在前往發射臺的路上，每個人會把三明治、培根肉塊和一個可復水飲料放入太空衣的一個口袋中，預防他們在任務的最初八小時中肚子餓。

在太空中，食物不自覺會吃的少

許多太空食物沒被吃掉，而在任務之後回到地球，加入史密森尼學會將近 500 件太空食品的收藏中，告訴我們太空人在任務期間的餐飲偏好。escortcity.ch geneve escorte annonces

「剩下的很多是速食早餐。」史密森尼學會的策展人珍妮佛・萊維塞爾（Jennifer Levasseur） 評估這些收藏時，提出她的觀察，「我覺得這些太空人可能是那種一早起來只喝咖啡的人。」收藏中數量較少的食品，或許也是比較可能被吃掉的食品， 代表太空人最喜歡吃的東西：熱狗、義大利麵和肉丸，以及開胃鮮蝦。

一般而言，太空人在太空中傾向吃得比在家裡少。阿波羅 12 號和 13 號任務的太空人在任務期間只吃掉分配食物的 30% 到 40%，但並不是因為他們失去胃口。

無重力環境導致身體裡的液體循環比較平均，這讓太空人的味覺變得較遲鈍，也因而口味較重的食物比較受到歡迎。再者，糞便存放設備使用起來並不方便，如果能減少使用需求，也不是壞事。

所以，雖然從阿波羅太空船看到的景色或許既壯麗又特殊，但根據太空人的看法，上面的咖啡並沒有特別好喝。

本文摘自 大石國際文化 《重返阿波羅》

太空人約翰・葛倫與相機的相遇

1962 年冬天，水星任務太空人約翰・葛倫在一間藥房買了一部安斯可全自動（Ansco Autoset）相機。儘管這部相機出身平凡，卻成了葛倫的得力助手，拍下了第一張人類從太空中拍攝的彩色照片。

一開始，葛倫的軌道任務並不包括拍照。飛行任務中指定使用的相機，是為了科學研究而配置，不是為任務做記錄，而且 NASA 認為，太空人拍照會干擾水星計畫的工程學目標。在美國第一次載人太空飛行時，並沒有手持相機的選項，尤其艾倫・薛帕德的自由 7 號太空艙根本沒有為飛行員設計的窗戶。

雖然到了水星任務的第二位飛行員高斯・格里森時，NASA 為他的自由鐘 7 號（Liberty Bell 7）安裝了一面梯形的窗戶，他的任務還是不包括攝影。但是葛倫相信，把太空飛行的冒險和世界分享是非常重要的，而且照片「有助於為看照片的人轉譯太空人的經驗」。

他向休士頓的載人太空飛行中心（Manned Spaceflight Center），也就是後來的詹森太空中心（Johnson Space Center）主任羅伯特・吉爾魯斯（Robert Gilruth）提出請求，後來得到允許。

任務之前，葛倫去佛羅里達州的可可海灘（Cocoa Beach）理髮，之後在附近的藥房看到一部相機，他進去把相機拿起來看，注意到它有全自動曝光功能， 表示使用時不需調整相機，可以為短暫的任務省下珍貴的時間和專注力。這部相機除了當時最先進的功能，還有簡單、易於使用的設計。他花了 45 美元買下這部相機，帶回 NASA。

「一天之中看到四次美麗的日落，那真是無可言喻的感覺。」

──約翰・葛倫（JohnGlenn），在友誼7號飛行之後

相機的改良

因為葛倫必須穿太空衣飛行，會有厚厚的手套和魚缸型的頭盔，因此相機必須適當改造。美國無線電公司（RCA） 的一位承包人，綽號「紅」的羅蘭・威廉斯（Roland “Red” Williams）很快製作出槍把式控制握柄，把相機上下顛倒， 讓握柄和相機的過片桿和曝光鈕相連。

這個握柄讓葛倫用一隻手就可以拿相機拍照。然後威廉斯又在新的相機「頂上」加裝了拍立得（Polaroid）的觀景窗，讓葛倫拍攝地球時不受頭盔影響。

1962 年 2 月 20 日，約翰・葛倫乘著巨大的擎天神號（Atlas）火箭進入地球軌道，同時帶著安斯可和另一部徠卡（Leica）相機。他成為繼其他水星任務夥伴的次軌道飛行後，第一個在地球軌道上飛行的美國人。

葛倫用安斯卡相機作為白天或拍攝地平線景觀的傻瓜相機，而徠卡相機則安裝了光譜鏡片，用來拍攝獵物座的紫外線影像。在微重力環境中，安斯卡相機運作得相當成功。葛倫後來回憶：「我需要用到兩隻手時， 就放開相機，讓它飄浮在我面前。」

雖然葛倫的照片傳遍世界各地，卻沒有達到後來阿波羅任務太空人照片的標誌性地位。要等很多年後，NASA 才開始重視太空影像的大眾傳播。因為NASA 官員把攝影視為工程記錄和科學研究的手段，所以遲遲沒有把照片視為早期飛行計畫的重要部分。

本文摘自 大石國際文化 《重返阿波羅》

解決問題是她最喜歡的事情

瑪格麗特・漢彌爾頓（Margaret Hamilton） 開始寫電腦程式時，還沒有「軟體工程師」一詞。漢彌爾頓 1936 年出生於美國印第安納州，1958 年畢業於厄爾罕學院（Earlham College），兩年後獲得在麻省理工學院（Massachusetts Institute of Technology，MIT）寫電腦程式的工作。

在 MIT，漢彌爾頓開啟了後來延續整個職業生涯的興趣：修正程式設計錯誤。在程式設計初萌芽的時代，她和同儕從實作中學習工程和故障排除，用充滿創意的方法面對自己的工作。有時候他們可以透過大型電腦製造出來的背景噪音，分辨自己的軟體是否順暢運作。

1963 年，漢彌爾頓正準備進入布倫戴斯大學（Brandeis University）的研究所攻讀抽象數學的學位時，MIT 取得 NASA 的合約，為阿波羅太空船設計導引和導航電腦（AGC）。

漢彌爾頓不想錯過這個機會， 聯繫計畫辦公室，分別和兩名計畫主持人進行面談。兩位主持人都當場決定雇用她，她建議兩人應該丟銅板決定她要去誰的團隊工作。

接下來幾年之內，漢彌爾頓成為 MIT 儀控實驗室（MIT Instrumentation Lab）軟體工程組（Software EngineeringDivision）的主持人，也是 AGC 背後的主要設計者之一。

為阿波羅導引電腦設計軟體時，漢彌爾頓和她的團隊必須創造新的軟體系統，以引導和控制阿波羅任務太空船前進月球。

「除了作為開路先鋒，別無選擇……找不到問題的答案時，我們只能創造答案。」

她後來回顧。

團隊中充滿「天不怕地不怕的二十多歲年輕人」，他們有自由（也有壓力）來對付太空導航的挑戰。使用漢彌爾頓軟體的阿波羅計畫和太空實驗室（Skylab）計畫期間，從沒發生過嚴重故障。

然而漢彌爾頓的女兒蘿倫（Lauren）卻預示了一次最嚴重的錯誤。那時四歲的蘿倫在漢彌爾頓的辦公室玩著顯示器和鍵盤（DSKY），在模擬器的飛行途中，輸入了發射前使用的程式 P01，導致嚴重錯誤。

漢彌爾頓因此建議加入一行程式碼，以避免這種情況發生。但 NASA 告訴她，沒有任何太空人會犯下這種錯誤。

在阿波羅 8 號任務時，吉姆・洛維爾意外刪除了指揮和服務艙的導航數據，導致與漢彌爾頓女兒所造成的相同狀況。幸好電腦的設計很穩健，漢彌爾頓和她的團隊才能夠找到方法，在幾小時內從地面修正問題， 見證任務圓滿完成。

漢米爾頓後來為 NASA 發展太空梭使用的軟體。她也成立了兩間公司，專門設計可靠的軟體，並因為她為阿波羅計畫做出的貢獻，在 2016 年獲頒美國總統自由勳章（Presidential Medal of Freedom）。

她一直是工作場域裡少數的女性之一，在締造阿波羅計畫的成功、幫助推動電腦在外太空的運算上，她都是一位卓越的人物。

本文摘自 大石國際文化 《重返阿波羅》