1999年9月23日， 對於美國的火星探測來說是一個黑色的日子。 在這一天， 美國發射的“火星氣候軌道器”在即將進入預定軌道的時候， 突然間從科學家的視線中失蹤了……
2010年， 美國《時代》雜誌為讀者展示了美國航太史上十個最黯淡的時刻， 其中就有“火星氣候軌道器” 墜毀于火星大氣的悲劇。
“火星氣候軌道器”（網路圖）
一個“小馬虎”， 導致火星計畫夭折
1998年12月11日， “火星氣候軌道器”在佛羅里達州卡納維拉爾角空軍基地， 搭乘德爾它2－7425型運載火箭發射升空。 該運載火箭是美國麥道公司設計、製造和經營的高可靠性中型運載火箭。
“火星氣候軌道器”發射升空（網路圖）
“火星氣候軌道器”概念圖（網路圖）
該軌道器是由洛克希德•馬丁公司承制的， 重量629千克，
1999年9月23日， 美國人正在翹首期盼“火星氣候軌道器”進入預定軌道的好消息時， “火星氣候軌道器”突然與地面控制中心失去了聯繫……原計劃經過6.65億千米的長途飛奔就可以進入預定軌道了， 誰知這個耗資巨大的火星探測器就這樣神秘地消失了。
這是美國火星探測史上的一個航太悲劇， 它給美國的火星探測計畫帶來的打擊是可想而知的。 然而， 事故調查結果卻大大地出乎人們的預料， 原來這個航太悲劇居然是由計量單位換算錯誤造成的。 小馬虎釀成大悲劇，
公制和英制“混崗”， 讓兩億美元打了水漂
美國太空署組成的調查組， 對“火星氣候軌道器”飛臨火星前傳回的資料進行分析後發現， 它進入火星大氣層之後與火星的距離大約只有60千米， 這一高度大大低於科學家提出的大約85～100千米的最小安全距離， 與預定的軌道高度140～150千米更是相差甚遠。 因此， 調查組認為高度太低可能是造成探測器墜毀的直接原因。
火星在太陽系中的位置（網路圖）
那麼是什麼原因使得探測器高度如此之低呢？美國太空署噴氣推進實驗室等部門的調查確認， 造成飛行高度太低的原因竟然是公制和英制的轉換問題！原來， 美國太空署的噴射推進實驗室使用的是公制單位， 而美國的工業系統使用的是英制單位。
“火星氣候軌道器”內部調試（網路圖）
該實驗室每天都要根據洛克希德·馬丁空間系統公司提供的資料啟動兩次小推進器，以用來調整探測器的航向。而洛克希德·馬丁公司提供的資料為英制單位，導航人員誤認為是公制資料而未加換算就輸入了電腦系統，這樣就導致了公制單位和英制單位資料的混亂，從而造成了嚴重的導航錯誤。
原來，在洛克希德·馬丁公司提供的資料中是以“磅力”為單位計算推力的，而預測飛船軌道的模型是以“牛頓”為單位的。其實，在公制單位中，牛頓是力的單位；在英制單位中，磅則為品質的單位，1磅(lb)=0.4535924千克(kg)。
據悉，導航人員在計算推力器每次工作的衝量時把英制的“磅力”誤做“牛頓”進行操作了。1磅力大約等於4.45牛頓，這樣的失誤造成的差距還真是不小呢！
航太無小事，即使“差之毫釐”的誤差也會產生“失以千里”的後果。這個造價高達1.93億美元的太空船，最終因導航失誤迷失在了前往火星軌道的茫茫征途之中。
度量衡的“一國兩制”，最鬧心的單位換算
“火星氣候軌道器”的失敗，對於美國來說無疑是一個深刻的教訓。美國太空署認為，造成如此嚴重的事故顯然是不能簡單地歸結為一個小小的“失誤”，而應當認為是美國航太系統工程協調工作的失敗。
但是，從計量科學發展的角度來看，造成“火星氣象探測器”悲劇的深層次原因，則在於美國在度量衡領域的“一國兩制”。這裡的“一國兩制”指的是英制和公制單位的共存。
《漢聲數學圖畫書》及其《英制與公制的換算》封面【1】（網路圖）
在英制單位中，長度主單位為英尺，品質主單位為磅，容積主單位為加侖，溫度單位為華氏度。因為複雜的歷史原因，英制的進制相當繁雜。對於用慣了公制單位的人員來說，要適應美國度量衡的“一國兩制”往往是很鬧心的。
難怪，初到美國留學的學生大多對英制和公制單位的換算感到頭疼。其實，對於美國的科學界來說，他們也希望能夠採用統一的公制單位，只是無力改變“一國兩制”的現實罷了。
英制單位起源於英國的度量衡單位制，而英制單位又是脫胎於羅馬帝國的度量衡單位，都是用當時的農業生產作為單位基準的。例如一英寸等於三顆大麥的總長度，一磅等於一顆從麥穗中間抽取的大麥的重量的7000倍。
採用英制單位國家的時速表（網路圖）
公制（km/h）和英制（MPH）並存
航太失敗的教訓，能否加快米制的推廣
1812年，法國頒佈施行“米制”，並於1837年起在全國強制推行。1875年，國際度量衡委員會在巴黎開會，法、德、美、俄等17國政府代表共同簽署了《米制公約》，並確定了以“米”為標準國際長度單位。1960年，第十一屆國際計量大會決定實行“國際單位制”（“SI”）。
簽署《米制公約》【2】（網路圖）
無論是“米制”還是“國際單位制”，美國都是參與國。那麼，為什麼美國這樣一個科技發達的國家那麼留戀英制單位呢？其實，美國在很早之前就開展了關於“英制轉公制”的討論，並且有一批美國工程師、科學家和企業家，甚至也包括美國的一些總統在內，都呼籲建立統一的公制單位制。
美國發行的傑弗遜“總統硬幣”（網路圖）
1790年，美國第三任總統傑弗遜曾建議國會確立10進制計量法。但是由於隨後的國家征地計畫依舊採用英制計量，使得該提議沒有進入操作日程。
建於1924年的美國國家科學院大樓（網路圖）
1863年，美國國家科學院成立，並呼籲推廣米制。但國會只願意從法律上認可米制，允許美國人根據自己的意願採用新計量單位。美國對於“米制”的抵制，大多是源于人們對於傳統的堅守。
一位退休教授拉羅斯·萊特這樣說：“大部分國家在最初採用公制計量單位時都會遇到阻力。人們不願意破壞傳統，因為這已經是他們認知和控制世界的一種方式。”
儘管英制單位在美國飽受詬病，但是計量學家對於公制單位的宣傳收效不大。難怪，美國著名科普雜誌《大眾科學》在評選“最糟糕”的科學職業時，在美國推行公制單位的計量學家則榜上有名。
注釋：
【1】《漢聲數學圖畫書（全41冊+媽媽手冊）》由貴州人民出版社出版，日期為2013年10月。其中第41本為《英制與公制的換算》（繪本），作者為美國人，（美）明德爾•西托默，喬治•帕比 等著, （美）湯米•狄波拉，唐納德•克魯斯 等繪。
【2】1875年5月20日，俄、法、德、美、意等17國外交代表，分別代表本國政府在法國巴黎簽署了“米制公約”，這是一項在全球範圍內採用國際單位制和保證測量結果一致的政府間協議。在此次會議上，決定成立國際計量委員會，設立國際計量局，並定期召開國際計量大會。
參考文獻
【1】[英]派翠克•摩爾.《盜火者譯叢06 ——火星的故事》[M]. 宋宇瑩等譯，北京理工大學出版社，2004年版。
【2】新浪網.《科技界8個計算錯誤悲劇：換算失誤致飛船墜毀》. 中國經濟網，2013-11-01。
【3】武際可.《長度單位米的前生今世與未來》. 百科知識，2016年21期。
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“火星氣候軌道器”內部調試（網路圖）
該實驗室每天都要根據洛克希德·馬丁空間系統公司提供的資料啟動兩次小推進器，以用來調整探測器的航向。而洛克希德·馬丁公司提供的資料為英制單位，導航人員誤認為是公制資料而未加換算就輸入了電腦系統，這樣就導致了公制單位和英制單位資料的混亂，從而造成了嚴重的導航錯誤。
原來，在洛克希德·馬丁公司提供的資料中是以“磅力”為單位計算推力的，而預測飛船軌道的模型是以“牛頓”為單位的。其實，在公制單位中，牛頓是力的單位；在英制單位中，磅則為品質的單位，1磅(lb)=0.4535924千克(kg)。
據悉，導航人員在計算推力器每次工作的衝量時把英制的“磅力”誤做“牛頓”進行操作了。1磅力大約等於4.45牛頓，這樣的失誤造成的差距還真是不小呢！
航太無小事，即使“差之毫釐”的誤差也會產生“失以千里”的後果。這個造價高達1.93億美元的太空船，最終因導航失誤迷失在了前往火星軌道的茫茫征途之中。
度量衡的“一國兩制”，最鬧心的單位換算
“火星氣候軌道器”的失敗，對於美國來說無疑是一個深刻的教訓。美國太空署認為，造成如此嚴重的事故顯然是不能簡單地歸結為一個小小的“失誤”，而應當認為是美國航太系統工程協調工作的失敗。
但是，從計量科學發展的角度來看，造成“火星氣象探測器”悲劇的深層次原因，則在於美國在度量衡領域的“一國兩制”。這裡的“一國兩制”指的是英制和公制單位的共存。
《漢聲數學圖畫書》及其《英制與公制的換算》封面【1】（網路圖）
在英制單位中，長度主單位為英尺，品質主單位為磅，容積主單位為加侖，溫度單位為華氏度。因為複雜的歷史原因，英制的進制相當繁雜。對於用慣了公制單位的人員來說，要適應美國度量衡的“一國兩制”往往是很鬧心的。
難怪，初到美國留學的學生大多對英制和公制單位的換算感到頭疼。其實，對於美國的科學界來說，他們也希望能夠採用統一的公制單位，只是無力改變“一國兩制”的現實罷了。
英制單位起源於英國的度量衡單位制，而英制單位又是脫胎於羅馬帝國的度量衡單位，都是用當時的農業生產作為單位基準的。例如一英寸等於三顆大麥的總長度，一磅等於一顆從麥穗中間抽取的大麥的重量的7000倍。
採用英制單位國家的時速表（網路圖）
公制（km/h）和英制（MPH）並存
航太失敗的教訓，能否加快米制的推廣
1812年，法國頒佈施行“米制”，並於1837年起在全國強制推行。1875年，國際度量衡委員會在巴黎開會，法、德、美、俄等17國政府代表共同簽署了《米制公約》，並確定了以“米”為標準國際長度單位。1960年，第十一屆國際計量大會決定實行“國際單位制”（“SI”）。
簽署《米制公約》【2】（網路圖）
無論是“米制”還是“國際單位制”，美國都是參與國。那麼，為什麼美國這樣一個科技發達的國家那麼留戀英制單位呢？其實，美國在很早之前就開展了關於“英制轉公制”的討論，並且有一批美國工程師、科學家和企業家，甚至也包括美國的一些總統在內，都呼籲建立統一的公制單位制。
美國發行的傑弗遜“總統硬幣”（網路圖）
1790年，美國第三任總統傑弗遜曾建議國會確立10進制計量法。但是由於隨後的國家征地計畫依舊採用英制計量，使得該提議沒有進入操作日程。
建於1924年的美國國家科學院大樓（網路圖）
1863年，美國國家科學院成立，並呼籲推廣米制。但國會只願意從法律上認可米制，允許美國人根據自己的意願採用新計量單位。美國對於“米制”的抵制，大多是源于人們對於傳統的堅守。
一位退休教授拉羅斯·萊特這樣說：“大部分國家在最初採用公制計量單位時都會遇到阻力。人們不願意破壞傳統，因為這已經是他們認知和控制世界的一種方式。”
儘管英制單位在美國飽受詬病，但是計量學家對於公制單位的宣傳收效不大。難怪，美國著名科普雜誌《大眾科學》在評選“最糟糕”的科學職業時，在美國推行公制單位的計量學家則榜上有名。
注釋：
【1】《漢聲數學圖畫書（全41冊+媽媽手冊）》由貴州人民出版社出版，日期為2013年10月。其中第41本為《英制與公制的換算》（繪本），作者為美國人，（美）明德爾•西托默，喬治•帕比 等著, （美）湯米•狄波拉，唐納德•克魯斯 等繪。
【2】1875年5月20日，俄、法、德、美、意等17國外交代表，分別代表本國政府在法國巴黎簽署了“米制公約”，這是一項在全球範圍內採用國際單位制和保證測量結果一致的政府間協議。在此次會議上，決定成立國際計量委員會，設立國際計量局，並定期召開國際計量大會。
參考文獻
【1】[英]派翠克•摩爾.《盜火者譯叢06 ——火星的故事》[M]. 宋宇瑩等譯，北京理工大學出版社，2004年版。
【2】新浪網.《科技界8個計算錯誤悲劇：換算失誤致飛船墜毀》. 中國經濟網，2013-11-01。
【3】武際可.《長度單位米的前生今世與未來》. 百科知識，2016年21期。
本文為蝌蚪五線譜原創，版權歸蝌蚪五線譜所有，任何媒體、網站或個人未經授權不得轉載，否則追究相關法律責任。如需轉載請訪問http://rightknights.com/pub/pub_author?greatAuthor=CIHHF&type=0獲得合法授權。