În zilele și orele care au dus până la aterizarea roverului Curiosity pe Marte, Adam Steltzner, o figură cheie în spatele acelui eveniment anticipat la nivel mondial, a fost adesea văzut la TV explicând fizica depunerii ușoare a unui robot de o tonă care călătorește la 13.200 mile pe o oră pe suprafața stâncită a stâncii planetei. Curiosity a fost o misiune de 2, 5 miliarde de dolari, care a implicat sute de oameni de știință și ingineri, dar Steltzner a devenit fața sa publică și s-a făcut mult din stilul său personal zgâlțâitor, de la părul pompat până la cataramele cu curea mare și cizmele de cowboy snazzy - sensul vestimentar al rockului vedeta la care aspira să fie și un strigăt îndepărtat, dintr-un punct de vedere central al castingului, de la ceea ce oamenii au ajuns să se gândească la regalia standard de inginer NASA.
Din această poveste
[×] ÎNCHIS
Adam Steltzner poate fi fața publică a efortului Curiosity, dar este ferm că întreaga sa echipă a fost cea care a scos debarcarea. (Foto compusă: imagini NASA; ilustrație foto de Brian Smale) 
Steltzner și-a găsit apelul în timp ce cânta în formații rock. Plecând acasă de la un concert într-o seară, a devenit curios de ce s-a mutat constelația Orion. (Colecția Adam Seltzner) 
Sărbătorind desfășurarea parașutei roverului. (Bill Ingalls / NASA) 
Steltzner și echipa sa primesc un erou de bun venit la conferința de presă de după aterizare. (Bill Ingalls / NASA) 
Redarea artistului de „macaraua cerului” scăzând Curiozitatea pe suprafața lui Marte. Numele de cod pentru întreaga secvență de aterizare a fost „Audacity.” (NASA / JPL-Caltech) 
Galerie foto
Apoi a venit momentul adevărului. O secvență complexă de manevre concepute și coregrafate de echipa lui Steltzner a redus viteza rover-ului descendent până când a putut fi coborâtă în siguranță la sol, printr-o contracție plină de rachete, numită macara cerului. Steltzner, ca și alte milioane de oameni de pe întreaga planetă, a fost lipit de un monitor, urmărind nervos, deși, în cazul său, ceea ce era în joc a fost apogeul a nouă ani de lucrări intense de inginerie și nu un pic de lobby al nivelului superior al NASA pentru a da. viziunea lui o lovitură.
„În spatele minții așteptam să meargă ceva rău”, spune Steltzner. „Am fost încrezător rațional și îngrozit emoțional.”
Nu era singur. John Holdren, consilierul științific al Casei Albe, a fost atât de îngrijorat încât a fost aproape bolnav fizic. Marte este Triunghiul Bermudelor al explorării spațiale. Doar 15 din cele 41 de misiuni pe care ființele umane le-au trimis pe Planeta Roșie au avut succes. În 1999, de exemplu, NASB Mars Climate Orbiter s-a dezintegrat în atmosferă - un eșec atribuit ulterior unei nepotriviri inginerești între unitățile de măsură și metrica engleză.
Aterizarea curiozității a permis o marjă zero de eroare. Și, din cauza întârzierii radio între Pământ și Marte, inginerii nu au fost capabili să controleze nava spațială în timp real. În schimb, Curiosity și-ar gestiona descendența în mod autonom - cu fiecare manevră de divizare în secundă dictată de peste 500.000 de linii de cod computer. NASA a numit întreprinderea „șapte minute de teroare”.
Steltzner îmi amintește de experiența cu gâlpâie albă pentru mine într-o zi de vară aprinsă, caldă, la casa sa din Altadena, California, nu departe de biroul său din cadrul Laboratorului de Propulsie Jet (JPL) al NASA. Astăzi fiica sa cea mai mică, Olive, este bolnavă, iar cu soția sa plecată, Steltzner, de 50 de ani, lucrează de acasă și poartă un aspect mai casual - tricou, pantaloni scurți și sandale - deși părul rockabilly este încă în evidență.
Aterizarea cu succes a lui Curiosity în august 2012 - după luni de speculații ale mass-media cu privire la funcționarea planului „nebun” - a furnizat o doză foarte necesară de exuberanță publică într-un moment în care părea că cele mai bune zile ale programului spațial s-ar afla în spatele acestuia. „Se dovedește că nici cea mai lungă șansă nu este potrivită pentru amestecul nostru unic de ingeniozitate și determinare”, a declarat președintele Barack Obama. Sau, după cum a declarat Stephen Colbert, „We Martd it!” Rover este cel mai mare și mai sofisticat vehicul trimis vreodată pe o altă planetă. Cu cele 17 camere ale sale, Curiosity a surprins unele dintre cele mai remarcabil imagini detaliate ale lui Marte luate vreodată (inclusiv un selfie). Și, echipat cu un burghiu și un laser de un milion de wați, roverul nu lasă nici o piatră neîntreruptă (sau nevaporizată), deoarece studiază chimia și geologia planetei. A descoperit un compus chimic străvechi și chimic - cum ar fi carbonul, hidrogenul și oxigenul - necesare pentru viață. Înălțându-se pe o distanță de 0, 9 mph, laboratorul mobil își va atinge destinația principală primăvara viitoare și va urca încet pe poalele Muntelui Sharp, un vârf înalt de trei mile, bogat în sedimente de argilă, care ar putea avea răspunsuri căutate de mult timp despre istoria climatului planetei. .
Și aceste faze orbitoare de știință și inginerie istorice au fost făcute posibile de un tip care nu a reușit geometria liceului.
***
Steltzner a crescut în județul Marin din California, chiar la nord de San Francisco, un copil de privilegiu descris de sine. „Părinții mei nu au lucrat”, spune el. „Tatăl meu a fost sfârșitul unei linii de bogăție în descompunere moștenită de la compania de mirodenii Schiller.” O astfel de copilărie are beneficiile sale, dar există și o latură întunecată. „Averea moștenită”, spune Steltzner, „înseamnă că trecutul este întotdeauna mai bun decât viitorul” - o perspectivă psihologică sumbră pentru un copil. S-a revoltat în singura sferă pe care a putut-o, refuzând cu încăpățânare să participe la cursuri la liceu, cu excepția clasei de dramă și a programului de teatru asociat. În ultimul an, el a făcut doar suficientă muncă școlară pentru a absolvi, deși nu s-a deranjat niciodată să-și ia diploma de liceu.
Tatăl său și-a ridicat mâinile și a declarat că fiul său nu va fi niciodată mai mult decât un digger dig. În următorii câțiva ani, Steltzner a făcut tot posibilul să-l dovedească drept. După o perioadă scurtă de viață la Berklee College of Music din Boston, s-a întors în zona Bay, cântând la chitară bască în diferite trupe de rock locale. Cu toate acestea, s-a simțit neliniștit și nemulțumit. El a recunoscut o tendință tulburătoare în sine: avea să găsească o activitate de care se bucura, dar, în momentul în care aceasta devenea serioasă și avea nevoie de un angajament, interesul său va debuta. „M-am trezit la faptul că fusesem antrenat să aștept în preajmă ca tata să moară și să moștenească bani”, spune el. „Nu mi-a plăcut ideea. Mi-a fost foame de semnificație reală.
Și-a găsit drumul într-o noapte de toamnă crocantă după un concert, în timp ce conducea spre casă peste podul Golden Gate - un traseu care oferea o vedere excelentă asupra constelației Orion. El a observat că Orion nu se află în același loc cum fusese mai devreme seara și a decis să afle mai multe despre motivul pentru care se mișcă stelele. S-a înscris la un curs de astronomie la un colegiu comunitar local și a luat un curs conceptual de fizică ca o condiție prealabilă.
Spre deosebire de tatăl său, pe care Steltzner îl descrie ca un diletant intelectual care locuiește într-o lume visătoare de idei abstracte, Steltzner are o aplecare pragmatică. El a gravitat spre fizică, cu regulile sale tangibile despre modul în care universul funcționează și inginerie, aplicarea acestor reguli la problemele din lumea reală. „Aici era patul”, spune Steltzner și s-a aruncat în studiul fizicii, matematicii și ingineriei cu disciplină și scop pe care nu știa că îl deține. „Am devenit călugăr pentru a învăța rahatul ăsta”, spune el, bărbierindu-și părul într-o tăietură zemoasă și subzistând pe orez brun. "Am privit acest lucru ca salvatorul vieții mele."
Steltzner a obținut o diplomă de licență în inginerie de la Universitatea din California, Davis, și un master în mecanică aplicată de la Caltech în 1991. Și-a obținut primul loc de muncă apelând la oameni de știință JPL, până când cineva a acceptat să-l angajeze în structurile navelor spațiale și în grupul de dinamică . În cele din urmă, și-a câștigat doctoratul în mecanică inginerească de la Universitatea din Wisconsin-Madison, lucrând pentru JPL de la distanță în anul universitar.
„Când l-am întâlnit pe Adam pentru prima dată, mi-a amintit de Elvis Presley”, spune Gentry Lee, inginerul principal al programului de explorare a sistemului solar JPL. El l-a înfipt imediat pe Steltzner ca pe un spirit comun, „unul dintre acei oameni creativi care nu vor să i se spună ce să facă și nu vor neapărat să respecte regulile.” Lee consideră că laboratorul îl provoacă pe Steltzner fără să-și stingă creativitatea, sau stilul personal. „Cred că acum multă vreme cineva și-a dat seama că, dacă doriți să aveți un loc faimos pentru a face fapte de inginerie unice, ar fi bine să vă asigurați că nu vă încurajați oamenii prea strâns sau că nu vor fi capabil să-și termine treaba. ”
La rândul său, Steltzner apreciază faptul că laboratorul încurajează o cultură care „respectă adevărul. Nu există vaci sacre, nu există dogmatism. ”În timp ce mulți ingineri preferă să dobândească stăpânire într-o zonă specializată și apoi să rămână cu ceea ce știu, Steltzner preferă ceea ce el numește„ capătul abrupt al curbei de învățare ”. El spune că a sculptat o nișă pentru el însuși, ca tipul care a savurat sarcinile și problemele tehnice care nu aveau prea mult precedent: „Oamenii au început să spună:„ E ciudat, să dăm asta lui Adam și să vedem ce poate face cu el ”.
De asemenea, s-a dovedit a avea un cadou pentru conducere, capabil să vadă cum toate piesele se potrivesc într-un întreg. Așa că Steltzner a fost ales să conducă echipa de inginerie mecanică pentru a dezvolta sistemul de intrare, coborâre și aterizare (EDL) pentru Curiosity - o provocare, deoarece mărimea pură a rover-ului a însemnat că metodele dezvoltate pentru misiunile anterioare nu vor funcționa.
Steltzner și echipa sa au făcut ploaie timp de trei zile în 2003. La începutul acelui an, NASA a lansat alți doi rovers Marte - Spirit și Oportunitate - fiecare cântărind 400 de kilograme. Inginerii JPL au înfășurat rovers-urile în airbag-uri, permițându-le să aterizeze sărind pe suprafața planetei și apoi rostogolindu-se pentru a disipa impactul. Dar această abordare nu ar funcționa pentru Curiosity, care cântărește de cinci ori mai mult decât Spirit sau Oportunitate. Pungi de aer necesare ar fi prea grele și, prin urmare, prea costisitoare pentru lansare. Impactul ar produce, de asemenea, multă praf, compromitând atât roverul, cât și instrumentarea sensibilă.
Apoi, Steltzner și echipa sa au analizat abordarea concepută pentru Mars Phoenix Lander de 700 de lire sterline, lansată în 2007 pentru a studia polul nord al planetei. Rachete de propulsor au coborât treptat vehiculul la suprafața de deasupra unui lander cu trei picioare. Dar, cu Curiozitatea mai mare și mai grea deasupra, un lander cu trei picioare ar fi prea instabil. Și ar necesita rachete mai puternice decât cele ale lui Phoenix, care ar putea crea cratere în sol, ceea ce îngreunează roverul să se îndepărteze după aterizare.
În cele din urmă, echipa a ajuns la o soluție: o macara din cer. „Rămâneți atașat, ieșiți împreună și faceți tot zborul, apoi chiar deasupra suprafeței, atunci când sunteți într-un zbor vertical perfect, faceți desfășurarea”, spune Steltzner.
Complexitatea secvenței de aterizare pe care inginerii JPL i-au conceput nu a avut precedent. În primul rând, capsula spațială care transportă Curiosity și-ar expulza scutul de căldură și ar disloca o parașută supersonică, ceea ce ar încetini coborârea acesteia până la 200 mph. Apoi, o serie de șuruburi ar exploda, eliberând jgheabul și aruncând roverul - atașat de dispozitivul de aterizare - în cădere liberă pentru câteva secunde înainte de a trage propulsoarele de rachetă. Echipamentul de aterizare ar zbura la o altitudine de 60 de metri, în timp ce o macara cobora roverul la suprafață folosind cabluri. După ce rover-ul a aterizat, tăietorii de cablu ar tăia legătura, permițând macaralei să se arunce singură înainte să se prăbușească în solul praf marțian. Mica întrebare a numelui de cod pentru secvența EDL a fost „Audacity”.
***
NASA a avut în vedere pe scurt un sistem similar de macara pe cer (supranumit „rover pe o frânghie”) pentru misiunea Mars Pathfinder din 1997, dar a păstrat ideea pentru că un vehicul legat ar trebui să se lupte cu forțele de pendul și forfecarea vântului peste toate celelalte Probleme. Însă, când echipa EDL a Curiosity a făcut analiza designului revizuit, „Spre surprinderea noastră, pendulul s-a comportat”, spune Miguel San Martin, inginer șef pentru îndrumare, navigație și control.
Cu toate acestea, au fost alte provocări. Având în vedere dimensiunea sa mai mare, rover-ul a avut nevoie de o atingere moale, iar acest lucru a necesitat un sistem de radar precis pentru a scana și cartografia terenul în timpul coborârii. Echipa EDL a testat radarul montându-l pe un elicopter - care, precum landerul propus, a fost capabil de o coborâre lentă și apoi de-a lungul suprafeței - în mijlocul deșertului Mojave din California. Așa au descoperit că dunele de nisip ar putea reprezenta o problemă pentru senzorii delicate din sistemul de radar: rotorul elicopterului a bătut grăunte de nisip, la fel cum ar putea face racelele roverului pe Marte, creând o eroare mare în măsurători. Până la urmă nu puteau face nimic pentru a schimba designul radarului, dar au putut să dea seama de acest efect în calibrările lor.
În ciuda acestor precauții, a fost imposibil de testat în prealabil întreaga secvență de aterizare. Singurul experiment complet complet a fost misiunea în sine, monitorizată în camera de control JPL de la 352 milioane de mile distanță.
În primul rând, Curiosity a trebuit să izgonească secțiunea finală a rachetei („etapa de croazieră”) care o propulsase pe Marte. În acel moment a fost nevoie să intre în atmosfera planetei doar în unghiul drept pentru a evita arderea. După o separare în faza de croazieră a apărut o întârziere de nouă minute înainte de întoarcerea primului semnal: curiozitatea ajunsese la periferia atmosferei marțiene și începea coborârea ei. Inițial, veștile nu au fost bune: „Beta din limite este catastrofală”. (Traducere: „Curiozitatea se înclină prea mult spre o parte”.)
După încă patru minute agonizante, a venit următorul semnal, care indică faptul că totul era normal. Curiozitatea o făcuse prin atmosferă.
Acum a început secvența de coborâre și aterizare. Parașuta dislocată, scutul de căldură s-a separat și sistemul radar a scanat pământul. Dinamica zborului și operațiunea, Allen Chen, care a difuzat play-by-play, a anunțat începerea secvenței macaralei sky. „Chiar sunt?”, Își amintește Steltzner. „Nouă ani și se va întâmpla.”
Trei piese cruciale de date necesare pentru a intra. În primul rând, rover-ul ar trimite un mesaj care le-a spus creatorilor săi înapoi pe Pământ că a aterizat în siguranță. Următorul lucru ar fi să confirmăm că Curiosity nu a aterizat pe un perete de crater sau a fost târât de-a lungul suprafeței de stadiul de coborâre încă conectat. În cele din urmă, etapa de coborâre a trebuit să zboare conform planificării, mai degrabă decât aterizarea deasupra roverului și zdrobirea antenei UHF.
Unul câte unul, mesajele au intrat.
„Tango delta nominal.”
„RIMU stabil”.
„UHF bine”.
Pe moment, Chen a anunțat, „Touchdown confirmat”, în timp ce aplaudele salbatice au izbucnit. Întreaga secvență dispăruse doar cu un cârlig.
„Imaginează-ți că ai alergat o cursă timp de nouă ani și treci în sfârșit pe linia de sosire”, spune Steltzner, care recunoaște că după aceea a fost o perioadă de ajustare grea pentru el. „Cum se oprește corpul meu? Sunt pe o picătură de adrenalină de un deceniu. Cum trăiesc fără eliberarea lentă a hormonilor de stres? ”Soluția lui: aruncă-te la următoarea curbă abruptă de învățare. El a fost repartizat într-o nouă misiune, proiectând un vehicul capabil nu doar să recolteze probe pe Marte, ci să împacheteze acele probe în tuburi închise ermetic și să le transporte înapoi pe Pământ. De asemenea, el face parte dintr-o posibilă misiune de a pune un lander pe Europa, una dintre lunile lui Jupiter, care, cu oceanele sale de metan, suprafața glaciară și exploziile intense de radiații, este chiar mai puțin ospitalier decât Marte. Ambele misiuni se află totuși în primele etape preliminare. „Cred că încă își caută următoarea mare provocare”, spune Lee.
Steltzner poate fi fața publică a efortului Curiosity, dar este ferm că întreaga sa echipă a fost cea care a scos debarcarea. „Acesta este unul dintre lucrurile frumoase despre inginerie. Este o artă colaborativă ”, spune el. „Suntem doar produsul a ceea ce facem ca grup.” A încercat să-și pregătească echipa pentru ziua în care vor fi desființați. „Știam din experiențele mele anterioare că această comunitate frumoasă pe care am creat-o va muri în seara aceea, indiferent de rezultat”, spune el. „Le-am spus să se iubească într-adevăr, să trăiască în clipa și să bea adânc din ceașcă, pentru că tipul pe care îl urăști în prezent, urăște sunetul vocii lui - o să-i fie dor de el."
