В дните и часовете, водещи до кацането на марсохода Curiosity на Марс, Адам Стелцнер, ключова фигура зад това глобално очаквано събитие, често се виждаше по телевизията, обясняваща физиката на нежното депозиране на еднотонен робот, пътуващ с 13 200 мили на час върху скалната повърхност на планетата. Любопитството беше мисия в размер на 2, 5 милиарда долара, включваща стотици учени и инженери, но Стелцнер стана негово публично лице и много беше направен от неговия личен стил, от намазаната коса до големите катарами на коланите и призрачните каубойски ботуши - модният смисъл на скалата звезда, която веднъж се е стремял да бъде и далечен вик, от централна гледна точка, от онова, което хората бяха помислили за стандартни инженерни регали на НАСА.
От тази история
[×] ЗАКРИТЕ
Адам Стелцнер може да е публичното лице на усилията на „Любопитство“, но той е категоричен, че целият му екип изтегли приземяването. (Композитна снимка: изображения на НАСА; илюстрация на снимки от Брайън Смайл) 
Стелцнер намери призванието си, докато свири в рок групи. Придвижвайки се вкъщи от концерт една вечер, той стана любопитен защо се движи съзвездието Орион. (Колекция на Адам Селцнер) 
Честване на разполагането на парашута на роувъра. (Бил Ингълс / НАСА) 
Стелцнер и неговият екип получават посрещане на героя на пресконференцията след кацането. (Бил Ингълс / НАСА) 
Изпълнението на художника на „небесния кран“ понижава любопитството на повърхността на Марс. Кодовото име за цялата последователност на кацане беше „Audacity.“ (NASA / JPL-Caltech) 
Фото галерия
Тогава дойде моментът на истината. Заплетена последователност от маневри, замислени и хореографирани от екипа на Steltzner, намалиха скоростта на спускащия се гребен, докато той можеше да бъде безопасно спуснат на земята чрез летяща, ракетно захранвана контрацепция, наречена небесен кран. Steltzner, подобно на милиони други хора по цялата планета, беше залепен за монитор, гледайки нервно, макар че в случая му става въпрос кулминацията на девет години интензивна инженерна работа и не малко лобиране на висшите прозорци на НАСА, които да дадат визията му - изстрел.
„Зад гърба на ума си чаках нещо да се обърка“, казва Стелцнер. „Бях рационално уверен и емоционално ужасен.“
Не беше сам. Съобщава се, че Джон Холдрен, научният съветник на Белия дом, е толкова притеснен, че е почти физически болен. Марс е Бермудският триъгълник на космическото изследване. Само 15 от 41-те мисии, които човешките същества са изпратили на Червената планета, са успешни. Например, през 1999 г., Марс климатичният орбитър на НАСА се разпада в атмосферата - провал по-късно, дължащ се на инженерно несъответствие между метричните и английските мерни единици.
Curiosity при кацане позволява нулева грешка. И поради радиозакъснението между Земята и Марс, инженерите не успяха да контролират космическия кораб в реално време. Вместо това, Curiosity щеше да се справя спускането си автономно - с всяка маневра с отделна секунда, продиктувана от повече от 500 000 реда компютърен код. НАСА нарече начинанието „седем минути терор“.
Steltzner ми припомня преживяването с бяло кокалче за един пламтящ горещ летен ден в дома му в Алтадена, Калифорния, недалеч от офиса му в Лабораторията за реактивни двигатели на НАСА (JPL). Днес най-малката му дъщеря Олив е болна и със съпругата си на разстояние, 50-годишната Стелцнер, работи от вкъщи и спортува с по-небрежен вид - тениска, къси панталони и сандали - въпреки че косата на рокабили все още е доказана.
Успешното кацане на Curiosity през август 2012 г. - след месеци на медийни спекулации дали „лудият“ план ще проработи - предостави така необходимата доза публично вълнение в момент, когато изглеждаше сякаш най-добрите дни на космическата програма стоят зад нея. „Това доказва, че дори най-дългите коефициенти не са съвпадение за нашата уникална смесица на изобретателност и решителност“, заяви президентът Барак Обама. Или както Стивън Колбърт декларира: „Ние Марс го направихме!“ Роувърът е най-голямото, най-сложно превозно средство, изпращано някога на друга планета. Със своите 17 камери Curiosity е заснел някои от най-забележителните подробни снимки на Марс, правени някога (включително селфи). И, снабден със свредло и лазер от един милион вата, роувърът не оставя камък неповърнат (или непроменен), тъй като изучава химията и геологията на планетата. Той е открил древни поточни и химически съединения - като въглерод, водород и кислород, които са необходими за живота. Продължавайки с 0, 9 мили / ч, мобилната лаборатория ще достигне основната си дестинация следващата пролет и бавно ще се изкачи в подножието на планината Шарп, височина от три мили, богата на глинени утайки, които биха могли да съдържат търсени отговори за историята на климата на планетата,
И тези ослепителни исторически научно-технически подвизи станаха възможни от човек, който не успя геометрията на гимназията.
***
Стелцнер израства в калифорнийския окръг Марин, северно от Сан Франциско, самоописано дете на привилегия. „Родителите ми не работеха“, казва той. „Баща ми беше в края на редица разлагащи се богатства, наследени от компанията за подправки„ Шилер “. Такова детство има своите ползи, но има и тъмна страна. „Наследеното богатство“, казва Стелцнер, „означава, че миналото винаги е по-добро от бъдещето“ - психологически мрачни перспективи за дете. Той се разбунтува в единствената сфера, в която е можел, упорито отказва да посещава часове в гимназията, с изключение на драматичния клас и свързаната с него театрална програма. По време на старшата си година той направи достатъчно училищна работа, за да се дипломира, въпреки че никога не си направи труда да вземе своята диплома за средно образование.
Баща му хвърли ръце и заяви, че синът му никога няма да бъде нещо повече от изкопаващ ров. През следващите няколко години Стелцнер направи всичко възможно, за да го докаже право. След краткотрайно пребиваване в музикалния колеж в Беркли в Бостън, той се върна в Bay Area, свири на бас китара в различни местни рок групи. И все пак се чувстваше неспокоен и недоволен. Той разпознава смущаваща тенденция в себе си: ще намери дейност, от която се радва, но в момента, когато стане сериозен и изисква ангажираност, интересът му ще отмени. „Събудих се с факта, че бях обучен да чакам наоколо баща ми да умре и да наследи пари“, казва той. „Не ми хареса идеята за това. Бях гладен за истински смисъл. "
Той намери пътя си една ясна есенна нощ след концерт, докато шофираше към дома над моста Голдън Гейт - маршрут, който осигуряваше прекрасен изглед към съзвездието Орион. Той забеляза, че Орион не е на същото място, както беше по-рано вечерта, и реши да научи повече за това защо се движат звездите. Записва се в курс по астрономия в местен колеж на общността и поема концептуален курс по физика като задължително условие.
За разлика от баща си, когото Steltzner описва като интелектуален дилетант, обитаващ мечтателен свят на абстрактни идеи, Steltzner има прагматичен наклон. Той гравитира към физиката с нейните осезаеми правила за това как работи Вселената и инженерството, прилагането на тези правила към реалните проблеми. „Тук беше основата“, казва Стелцнер и се хвърли да изучава физика, математика и инженерство с дисциплина и цел, за която не знаеше, че притежава. „Станах монах, за да науча това глупости“, казва той, като бръсне косата си в бръмче и изсъхва на кафяв ориз. „Погледнах на това като на спасителя на моя живот.“
Стелцнер спечели бакалавърска степен по инженерство от Калифорнийския университет в Дейвис и магистър по приложна механика от Калтех през 1991 г. Той получи първата си работа чрез студенообаждащи се учени от JPL, докато някой не се съгласи да го наеме в структурата на космическите кораби и динамичната група, В крайна сметка той печели докторска степен по инженерна механика от Университета на Уисконсин-Мадисън, работейки за JPL дистанционно през учебната година.
„Когато за пръв път се срещнах с Адам, той ми напомни за Елвис Пресли“, казва Джентри Лий, главен инженер на програмата за проучване на слънчевата система на JPL. Той незабавно привърза Стелцнер като сроден дух, „един от онези креативни хора, които не искат да му казват какво да правят и не е задължително да спазват правилата.“ Лий вярва, че лабораторията предизвиква Стелцнер, без да присвива творчеството му, или неговия личен стил. „Мисля, че много отдавна някой е разбрал, че ако искате да имате място, известно с извършването на единствен по рода си инженерни подвизи, по-добре да се уверите, че не прегърнете хората си твърде плътно или те няма да бъдат в състояние да свърши работата. "
От своя страна, Steltzner изтъква факта, че лабораторията поддържа култура, която „разкрива истината. Няма свещени крави, няма догматизъм. “Докато много инженери предпочитат да усвоят майсторство в специализирана област и след това да се придържат към това, което знаят, Стелцнер предпочита това, което той нарича„ стръмният край на кривата на обучение. “Той казва, че е издълбал Открийте ниша за себе си като човек, който хареса техническите задачи и проблеми, които нямаха много прецедент: „Хората започнаха да казват:„ Това е странно, нека да дадем това на Адам и да видим какво може да направи с него. “
Освен това се оказа, че има подарък за лидерство, който може да види как всички парчета се съчетават в едно цяло. Така че Steltzner беше избран да ръководи екипа на машиностроенето за разработване на система за влизане, слизане и кацане (EDL) за Curiosity - предизвикателство, тъй като размерът на ровъра означаваше, че методите, разработени за предишни мисии, няма да работят.
Steltzner и неговият екип се спряха на три пъти през 2003 г. По-рано същата година НАСА пусна на пазара два други марсохода - Spirit and Opportunity - всеки с тегло 400 паунда. Инженерите на JPL бяха поставили роувърите във въздушни възглавници, което им позволяваше да кацнат, като подскачат върху повърхността на планетата и след това се търкалят до стоп, за да разсеят удара. Но този подход не би работил за Любопитството, което тежи пет пъти повече от Духа или Възможността. Необходимите въздушни възглавници биха били твърде тежки и следователно твърде скъпи за изстрелване. Въздействието също би вдигнало много прах, като компрометира както роувъра, така и чувствителния му инструмент.
Тогава Стелцнер и неговият екип разгледаха подхода, който беше разработен за 700-килограмовия Марс Феникс Ландър, който беше пуснат през 2007 г. за изследване на северния полюс на планетата. Ракетите за тяга постепенно спускаха превозното средство до повърхността на трикрака. Но с по-голямото, по-тежко любопитство отгоре, трикрак кацач би бил твърде нестабилен. И това ще изисква по-мощни ракети от тези на Phoenix, които могат да създадат кратери в почвата, което да затрудни роувъра да измине след кацане.
В крайна сметка екипът стигна до решение: небесен кран. „Останете привързани, излезте заедно и направете всичките си полети, а след това точно над повърхността, когато сте в перфектен вертикален полет, извършете разполагането“, казва Стелцнер.
Сложността на последователността на кацане, която предвиждаха инженерите на JPL, беше безпрецедентна. Първо, космическата капсула, носеща Curiosity, ще изхвърли топлинния си щит и ще разположи свръхзвуков парашут, което ще забави спускането му до 200 мили / ч. Тогава масив болтове ще избухне, освобождавайки улея и пускайки ровера - прикрепен към неговия кацащ механизъм - в свободно падане за няколко секунди, преди да изстреля ракетните тласъци. Приспособлението за кацане трябва да лети на височина от 60 фута, докато кран спускаше ровера на повърхността с помощта на кабели. След кацането на катера, кабелните резачи ще прекъснат връзката, позволявайки на крана да се хвърли, преди да се блъсне в прашната марсианска почва. Не е чудно, че кодовото име за последователността EDL беше „Audacity“.
***
НАСА бе разгледала накратко подобна система за кранове на небето (наречена „роувър на въже“) за мисията на Марс Пътфиндер през 1997 г., но беше отказала идеята, тъй като едно привързано превозно средство ще трябва да се бори с махаловите сили и да срязва вятъра на всичкото отгоре на всички останали проблеми. Но когато EDL екипът на Curiosity направи своя анализ на обновения дизайн, "За наша изненада махалото се държеше", казва Мигел Сан Мартин, главен инженер за насочване, навигация и контрол.
Все пак имаше и други предизвикателства. Предвид по-големия си размер, роувърът се нуждае от меко приземяване и това изисква прецизна радарна система за сканиране и картиране на терена по време на спускане. Екипът на EDL тества радара, като го е монтирал на хеликоптер - който подобно на предлагания кацач е способен на бавно спускане и след това завиване над повърхността - в средата на калифорнийската пустиня Мохаве. Ето защо те откриха, че пясъчните дюни могат да създадат проблем за деликатните сензори в радарната система: Роторът на хеликоптера нагъва зърна пясък, подобно на това, което ракетоноситечите на марсохода могат да направят на Марс, създавайки голяма грешка в измерванията. Малко можеха да направят, за да променят дизайна на радара дотогава, но успяха да отчетат този ефект в своите калибрирания.
Въпреки тези предпазни мерки, беше невъзможно да се тества предварително цялата последователност на кацане. Единственият пълен експеримент на живо беше самата мисия, наблюдавана в контролната зала JPL от 352 милиона мили.
Първо, Curiosity трябваше да изхвърли последния участък от ракетата („круизният етап“), който я закара на Марс. В този момент е необходимо да влезе в атмосферата на планетата точно под правилния ъгъл, за да не изгори. След раздялата на круизната сцена се наблюдаваше засилващо девет минути закъснение, преди да се върне първият сигнал: Любопитството бе пристигнало в покрайнините на марсианската атмосфера и започваше слизането си. Първоначално новината не беше добра: „Бета извън границите е катастрофална.“ (Превод: „Любопитството се накланя твърде много встрани“.)
След поредните агонизиращи четири минути дойде следващият сигнал, показващ, че всичко е нормално. Любопитството бе преминало през атмосферата.
Сега започна последователността на спускане и кацане. Парашутът се разгърна, топлинният щит се отдели и радарната система сканира земята. Водещият по динамика и операции на полета Алън Чен, който излъчваше играта по игра, обяви началото на последователността на небесния кран. "Наистина съм такъв?", Спомня си Стелцнер. "Девет години и това просто ще се случи."
Три важни данни са необходими, за да влязат. Първо, роувърът ще изпрати съобщение, казващо на създателите си обратно на Земята, че е кацнал безопасно. На следващо място ще бъде да се потвърди, че Curiosity не е кацнал на кратерна стена или е бил влачен по повърхността от все още свързания етап на спускане. Накрая етапът на спускане трябваше да излети по план, а не да кацне на върха и да смаже своята UHF антена.
Едно по едно, съобщенията влизаха.
„Танго делта номинална.“
„RIMU стабилен.“
"UHF добро."
На чек, Чен обяви, че „Touchdown потвърди“, когато избухнаха бурни наздравици. Цялата поредица бе изминала с едва докосване.
„Представете си, че провеждате състезание в продължение на девет години и най-накрая преминете финалната линия“, казва Стелцнер, който признава, че последствията са били труден период за корекция за него. „Как тялото ми спира да тече? От десетилетие съм на капки адреналин. Как да живея без бавното освобождаване на хормона на стреса? ”Неговото решение: се хвърли към следващата стръмна крива на обучение. Той е назначен за нова мисия, като проектира превозно средство, способно не само да събира проби на Марс, но и да опакова тези проби в херметически затворени тръби и да ги транспортира обратно на Земята. Той също е част от евентуална мисия да постави кацач на Европа, една от луните на Юпитер, която със своите метанови океани, ледената повърхност и интензивните взривове е дори по-малко гостоприемна от Марс. И двете мисии обаче са в най-ранните предварителни етапи. „Мисля, че все още търси следващото си голямо предизвикателство“, казва Лий.
Стелцнер може да е публичното лице на усилията на „Любопитство“, но той е категоричен, че целият му екип изтегли приземяването. „Това е едно от красивите неща в областта на инженерството. Това е изкуство за сътрудничество “, казва той. „Ние сме само продукт на това, което правим като група.“ Той се опита да подготви екипа си за деня, в който те ще бъдат разпуснати. „Знаех от предишния си опит за кацане, че тази красива общност, която създадохме, ще умре тази вечер, независимо от резултата“, казва той. "Казах им да се обичат наистина, да живеят в момента и да пият дълбоко от чашата, защото този човек, когото в момента мразите, мрази самия звук на гласа му - ще го пропуснете."
