V dneh in urah, ki so pripeljali do pristanka roverja Curiosity na Marsu, je bil na televiziji pogosto viden Adam Steltzner, ključni lik tega globalno pričakovanega dogodka, ki je razlagal fiziko rahlega odlaganja enotonskega robota, ki potuje s 13.200 milj na uro na površje, ki je preplavljeno s kamna. Radovednost je bila misija v vrednosti 2, 5 milijarde dolarjev, v kateri je sodelovalo več sto znanstvenikov in inženirjev, toda Steltzner je postal njen javni obraz in veliko je bilo narejenega iz njegovega šibkega osebnega sloga, od pomlajenih las do velikih pasov in vrtoglavih kavbojskih škornjev - modni smisel rocka zvezda, ki si jo je nekoč prizadeval biti in daleč, z osrednjega stališča, od tistega, kar so si ljudje omislili kot standardne NASA-ine inženirske regalije.
Iz te zgodbe
[×] ZAPRTA
Adam Steltzner je morda javni obraz prizadevanja Curiosityja, vendar je prepričan, da je celotno moštvo potegnilo pristanek. (Sestavljena fotografija: Nasine slike; Foto ilustracija Briana Smalea) 
Steltzner je našel klic med igranjem v rock zasedbah. Ko se je nekega večera odpeljal domov s koncerta, je postal radoveden, zakaj se je ozvezdje Orion premaknilo. (Zbirka Adama Seltznerja) 
Praznovanje namestitve padalca roverja. (Bill Ingalls / NASA) 
Steltzner in njegova ekipa so na tiskovni konferenci po pristanku dobili dobrodošlico. (Bill Ingalls / NASA) 
Umetnik upodablja nebesni žerjav, ki spušča Radovednost na površino Marsa. Kodno ime za celotno zaporedje pristajanja je bilo »Audacity.« (NASA / JPL-Caltech) 
Foto galerija
Potem je prišel trenutek resnice. Zapleteno zaporedje manevrov, ki jih je zasnovala in koreografirala ekipa Steltznerjeve, je zmanjšalo hitrost padajočega roverja, dokler ga ni bilo mogoče varno spustiti na tla s pomočjo lebdečega, raketnega motorja, imenovanega nebesni žerjav. Steltzner je bil, tako kot milijoni drugih ljudi po vsem svetu, prilepljen na monitor in je nervozno gledal, čeprav je bil v njegovem primeru vrhunec devetletnega intenzivnega inženirskega dela in ne malo lobiranja Nasine višje, ki bi ga lahko dali njegova vizija strel.
"V zadnjem trenutku sem čakal, da bo šlo kaj narobe, " pravi Steltznerjeva. "Bil sem racionalno samozavesten in čustveno prestrašen."
Ni bil sam. John Holdren, znanstveni svetovalec Bele hiše, naj bi bil tako zaskrbljen, da je bil skoraj fizično bolan. Mars je Bermudski trikotnik raziskovanja vesolja. Le 15 od 41 misij, ki so jih ljudje poslali na Rdeči planet, je bilo uspešno. Leta 1999 se je na primer NASA-in Mars Climate Orbiter razkrojil v atmosferi - neuspeh, ki je bil kasneje pripisan inženirskemu neskladju med metričnimi in angleškimi merskimi enotami.
Radovedni pristanek je omogočil ničelno mero napake. In zaradi radijske zamude med Zemljo in Marsom inženirji niso mogli nadzirati vesoljskega plovila v realnem času. Curiosity bi se namesto tega spuščal samostojno - z vsakim manevrom v delni sekundi, ki ga narekuje več kot 500.000 vrstic računalniške kode. NASA je podvig poimenovala "sedem minut groze."
Steltzner se spominja moje izkušnje z belim členkom, ki je bil en vroče vroč poletni dan v njegovem domu v Altadeni v Kaliforniji nedaleč od njegove pisarne v Nasinem laboratoriju za reaktivni pogon (JPL). Danes je njegova najmlajša hčerka Olive bolna in z ženo, ki je oddaljena, 50-letna Steltznerjeva, dela od doma in ima bolj neobvezen videz - majico, kratke hlače in sandale - čeprav še vedno dokazujejo rockabilly lasje.
Uspešen pristanek Curiosityja avgusta 2012 - po mesecih medijskih ugibanj, ali bo "noro" načrt deloval - je zagotovil prepotrebno dozo javne razburljivosti v času, ko se je zdelo, kot da so za njim najboljši dnevi vesoljskega programa. "To dokazuje, da niti najdaljši izgledi ne ustrezajo naši edinstveni mešanici iznajdljivosti in odločnosti, " je dejal predsednik Barack Obama. Ali kot je Stephen Colbert izjavil, "We Mars'd it!" Rover je največje, najbolj izpopolnjeno vozilo, ki je bilo kdaj poslano na drug planet. Curiosity je s svojimi 17 kamerami posnel nekaj najbolj izčrpnih fotografij Marsa, kar jih je bilo kdaj posnetih (vključno s selfiejem). In, opremljen z vrtalnikom in milijon-vatnim laserjem, rover ne pušča nobenega kamna, ki bi bil neodkrit (ali neporažen), ko preučuje kemijo in geologijo planeta. Odkril je starodavne strujne in kemične spojine - kot so ogljik, vodik in kisik -, ki so potrebne za življenje. Če se bo mobilni laboratorij podaljšal na 0, 9 mph, bo prihodnjo pomlad prišel do svojega osnovnega cilja in se počasi vzpenjal po vznožju Mount Sharp, tri kilometra visokega vrha, bogatega glinenih sedimentov, ki bi lahko vseboval dolgo iskane odgovore o zgodovini podnebja planeta .
In te bleščeče zgodovinske znanstveno-inženirske podvige je omogočil tip, ki ni uspel srednješolske geometrije.
***
Steltzner je odraščal v kalifornijskem okrožju Marin, severno od San Francisca, ki je sam opisal privilegiran otrok. "Moji starši niso delali, " pravi. "Moj oče je bil konec vrste propadajočega bogastva, ki so ga podedovali od začimbnega podjetja Schiller." Takšno otroštvo ima svoje prednosti, vendar obstaja tudi temna plat. "Podedovano bogastvo, " pravi Steltzner, "pomeni, da je preteklost vedno boljša od prihodnosti" - psihološko nejasne perspektive za otroka. Uprl se je v edini sferi, ki jo je mogel, trmasto je zavračal obiskovanje pouka v srednji šoli, razen dramskega pouka in z njim povezanega gledališkega programa. Med višjim letnikom je opravil ravno dovolj šolskih nalog, da bi lahko maturiral, čeprav se ni nikoli trudil pobrati srednješolske diplome.
Oče je dvignil roke in razglasil, da sin ne bo nikoli več kot rovokopač. Naslednja leta se je Steltzner potrudil po svojih najboljših močeh. Po krajšem času na bostonskem Berklee College of Music se je vrnil v Bay Area, kjer je igral bas kitaro v različnih lokalnih rock zasedbah. Pa vendar se je počutil nemirno in nezadovoljno. V sebi je prepoznal motečo težnjo: našel bo dejavnost, v kateri je užival, toda ko bo postala resna in bo zahtevala svojo zavezo, bo njegovo zanimanje zavladalo. "Prebudil sem se, da sem bil usposobljen za čakanje, da bo oče umrl in podedoval denar, " pravi. "Ideja o tem mi ni bila všeč. Lačen sem bil resničnega pomena. "
Njegovo pot je našel eno hudo jesensko noč po nastopu med vožnjo domov čez most Golden Golden Gate - pot, ki je nudila lep pogled na ozvezdje Orion. Opazil je, da Orion ni na istem mestu kot prej zvečer, in se odločil, da bo izvedel več o tem, zakaj se premikajo zvezde. Vpisal se je na predmet astronomija na lokalni šoli za lokalno skupnost in kot predpogoj opravil konceptualni tečaj fizike.
Za razliko od svojega očeta, ki ga Steltzner opisuje kot intelektualnega diletanta, ki živi v zasanjanem svetu abstraktnih idej, ima Steltzner pragmatično upognjeno. Teži k fiziki, z njenimi oprijemljivimi pravili o tem, kako deluje vesolje in inženiringu, uporabi teh pravil v resničnih problemih. "Tukaj je bilo temeljno", pravi Steltzner in se je lotil študija fizike, matematike in inženirstva z disciplino in namenom, za katerega ni vedel, da ga ima. "Postal sem menih, da bi se naučil tega sranja, " pravi, ko si lase razreže v buzo in se obdrži od rjavega riža. "Na to sem gledal kot na rešitelja svojega življenja."
Steltzner je diplomiral iz inženirstva na kalifornijski univerzi v Davisu in magistriral iz uporabne mehanike iz Caltecha leta 1991. Prvo službo je dobil s hladno klicanjem znanstvenikov JPL, dokler se nekdo ni dogovoril, da ga bo zaposlil v strukturi vesoljskih plovil in dinamični skupini . Na koncu je doktoriral iz inženirske mehanike na univerzi Wisconsin-Madison, ki je v študijskem letu delal na daljavo za JPL.
"Ko sem prvič srečal Adama, me je spomnil na Elvisa Presleyja, " pravi Gentry Lee, glavni inženir programa raziskovanja sončnega sistema JPL. Takoj je Steltznerja označil za sorodnega duha, "enega tistih ustvarjalnih ljudi, ki mu ne želijo povedati, kaj naj počnejo in ne želijo nujno slediti pravilom." Lee verjame, da laboratorij izziva Steltznerja, ne da bi pri tem krčil svojo ustvarjalnost, ali njegov osebni slog. "Mislim, da je že zdavnaj nekdo spoznal, da če želite imeti mesto, ki je znano po tem, da počnete edinstvene inženirske podvige, raje poskrbite, da svojih ljudi ne boste preveč zajebali ali pa ne bodo sposoben opraviti delo. "
Steltznerjeva s svojim delom uživa v dejstvu, da laboratorij neguje kulturo, ki "razkriva resnico. Med njimi ni nobenih svetih krav in ni dogmatizma. "Čeprav mnogi inženirji raje pridobijo mojstrstvo na specializiranem področju in se nato držijo tega, kar vedo, Steltzner daje prednost temu, kar mu pravijo" strmi konec krivulje učenja. " kot človek, ki je navdušil za tehnične naloge in težave, ki niso imeli veliko precedensa, si je postavil tržno nišo: "Ljudje so začeli govoriti:" To je čudno, dajmo to Adamu in poglejmo, kaj z njim lahko počne. "
Izkazalo se je tudi, da ima darilo za vodstvo, da lahko vidi, kako se vsi kosi združujejo v celoto. Tako je bil Steltzner izbran za vodjo ekipe strojništva za razvoj sistema za vstop, spust in pristanek (EDL) za Curiosity - izziv, saj je zaradi velike velikosti roverja metode, razvite za prejšnje misije, ne bodo delovale.
Steltzner in njegova ekipa sta se tri dni lovila možganov v letu 2003. V začetku istega leta je NASA lansirala še dva marsovska roverja - Spirit in priložnost - vsak težak 400 kilogramov. Inženirji JPL so roverje obesili v zračne blazine in jim omogočili pristanek s skokom na površje planeta, nato pa so se prevrnili, da bi zmanjšali vpliv. Toda ta pristop ne bi deloval za radovednost, ki tehta petkrat več kot Spirit ali priložnost. Potrebne zračne blazine bi bile pretežke in zato predrage. Vpliv bi sprožil tudi veliko prahu, kar bi ogrozilo tako rover kot tudi njegovo občutljivo tehniko.
Nato sta si Steltzner in njegova ekipa ogledala pristop, ki je bil zasnovan za 700-kilogramski Mars Phoenix Lander, ki je bil lansiran leta 2007 za proučevanje severnega pola planeta. Rakete potiska so postopoma spustile vozilo na površino na vrhu trogeta. Toda z večjo, težjo radovednostjo na vrhu bi bil trinožni posedalec preveč nestabilen. Za to bi bile potrebne močnejše rakete kot Phoenixove, ki bi lahko ustvarile kraterje v tleh in otežile roverje po pristanku.
Na koncu je ekipa dosegla rešitev: nebesni žerjav. "Ostanite privezani, pojdite skupaj in opravite vse letenje, nato pa tik nad površino, ko ste v popolnem navpičnem letu, izvedite premik, " pravi Steltzner.
Kompleksnost zaporedja pristajanja, ki so si jo zamislili inženirji JPL, je bila brez primere. Najprej bi vesoljska kapsula, ki nosi Curiosity, izstrelila svoj toplotni ščit in sprožila nadzvočno padalo, kar bi upočasnilo njegovo spuščanje do 200 mph. Potem bi niz vijakov eksplodiral, tako da bi nekaj sekund pred sprožitvijo raketnih potisnikov izpustil žleb in spustil rover - pritrjen na njegovo pristajalno opremo - v prosti pad. Pristalna naprava bi lebdela na nadmorski višini 60 čevljev, žerjav pa je s kabli spustil rover na površino. Po tem, ko je rover pristal, bi sekači za kable prekinili povezavo, kar bi žerjavi omogočilo, da se je odbil, preden se je zaletel v prašna marsovska tla. Nenavadno je, da je bilo kodno ime za zaporedje EDL "Audacity."
***
NASA je na kratko razmišljala o podobnem sistemu z žerjavom (imenovanim "rover na vrvi") za misijo Mars Pathfinder iz leta 1997, vendar je opustila to idejo, ker bi se moralo privezano vozilo spopadati z nihalskimi silami in vetrnim striženjem nad vsemi drugimi težave. Ko pa je Curiosityjeva ekipa EDL opravila analizo prenovljenega dizajna, "Na naše presenečenje se je nihalo obnašalo, " pravi Miguel San Martin, glavni inženir za vodenje, navigacijo in nadzor.
Kljub temu so bili še drugi izzivi. Rover je zaradi svoje večje velikosti potreboval mehko sledenje, za to pa je bil potreben natančen radarski sistem za skeniranje in kartiranje terena med spuščanjem. Ekipa EDL je preizkusila radar tako, da ga je namestila na helikopter - ki je bil, tako kot predlagana zemlja, zmožen počasnega spuščanja in lebdenja nad površino - sredi kalifornijske puščave Mojave. Tako so odkrili, da lahko peščene sipine predstavljajo težavo občutljivim senzorjem v radarskem sistemu: Rotor helikopterja je razbil zrna peska, podobno kot to lahko počnejo raketni ojačevalniki rakete na Marsu, kar je povzročilo veliko napako pri meritvah. Malo so lahko naredili, da bi do takrat spremenili zasnovo radarja, vendar so lahko ta učinek upoštevali v svojih kalibracijah.
Kljub tem varnostnim ukrepom ni bilo mogoče vnaprej preizkusiti celotnega zaporedja pristajanja. Edini popolni eksperiment v živo je bila sama misija, ki so jo v kontrolni sobi JPL spremljali oddaljeni 352 milijonov milj.
Najprej je Curiosity moral izbaciti končni odsek rakete ("križarjenje"), ki ga je pognal na Mars. V tistem trenutku je moral vstopiti v atmosfero planeta pod pravim kotom, da se ne bi zgorelo. Po ločitvi etapnega križarjenja je prišlo do močnih devetminutnih zamud, preden se je prvi signal vrnil: Radovednost je prispela na obrobje marsovskega ozračja in se začela spuščati. V začetku novice niso bile dobre: "Beta je zunaj meja katastrofalna." (Prevod: "Radovednost se preveč nagiba na stran.")
Po nadaljnjih mučnih štirih minutah je prišel naslednji signal, ki kaže, da je vse v redu. Radovednost je prebudila atmosfero.
Zdaj se je začelo zaporedje spuščanja in pristanka. Padalo se je sprožilo, toplotni ščit se je ločil in radarski sistem je pregledal tla. Vodja letalske dinamike in operacij Allen Chen, ki je predvajal predvajanje po predvajanju, je napovedal začetek zaporedja nebesnih žerjavov. "Res sem takšna, " se spominja Steltznerjeva. "Devet let in šele bo prišlo."
Tri ključne podatke, potrebne za prijavo. Najprej bo rover poslal ustvarjalcem nazaj na Zemljo, da je varno pristal. Sledi potrditev, da Curiosity ni pristal na steni kraterja ali da ga je vlekla po površini še vedno povezana stopnica spuščanja. Končno je morala stopnja spuščati po načrtih, namesto da bi pristala na roverju in drobila svojo UHF anteno.
Eno za drugim so prišla sporočila.
„Nominalna delta tanga.“
"RIMU stabilen."
"UHF dobro."
Če je na vrsti, je Chen napovedal, "Touchdown je potrdil, " ko je divjalo veselje. Celotno zaporedje je minilo komajda.
"Zamislite si, da boste dirko vodili devet let in končno boste prečkali ciljno črto, " pravi Steltzner, ki priznava, da je bilo za njim težko obdobje prilagajanja. "Kako moje telo preneha teči? Že desetletje sem na kapljicah adrenalina. Kako živim brez počasnega sproščanja stresnega hormona? "Njegova rešitev: vrže se na naslednjo strmo krivuljo učenja. Dodeljen je bil novi misiji, in sicer je zasnoval vozilo, ki lahko na Marsu zbira ne samo vzorce, ampak jih pakira v hermetično zaprte cevi in jih prevaža nazaj na Zemljo. Prav tako je del možne misije, da bi postavil pristavek na Europa, eno Jupitrovo luno, ki je s svojimi metanskimi oceani, ledeno površino in intenzivnimi eksplozijami sevanja še manj gostoljubna kot Mars. Vendar sta obe misiji v najzgodnejših predhodnih fazah. "Mislim, da še vedno išče svoj naslednji velik izziv, " pravi Lee.
Steltzner je morda javni obraz prizadevanja Curiosityja, vendar je prepričan, da je celotno moštvo potegnilo pristanek. "To je ena izmed lepih stvari v zvezi z inženiringom. To je umetnost sodelovanja, "pravi. "Smo samo produkt tega, kar delamo kot skupina." Skušali so pripraviti svojo ekipo na dan, ko bodo razpuščeni. "Iz prejšnjih izkušenj s pristajanjem sem vedel, da bo ta čudovita skupnost, ki smo jo ustvarili, umrla tisti večer ne glede na izid, " pravi. "Rekel sem jim, da se resnično ljubita, živita v trenutku in pijeta globoko v skodelici, saj tisti fant, ki ga trenutno sovražiš, sovraži zelo zvok njegovega glasu - pogrešal ga boš."
