В дни и часы, предшествовавшие посадке марсохода Curiosity на Марсе, Адам Стельцнер, ключевая фигура этого глобально ожидаемого события, часто видел по телевизору, объясняя физику мягкого размещения однотонного робота, путешествующего со скоростью 13 200 миль в час. час на каменистую поверхность планеты. «Любопытство» - это миссия за 2, 5 миллиарда долларов, в которой участвовали сотни ученых и инженеров, но Стельцнер стал его публичным лицом, и многое было сделано из его чокнутого личного стиля: от зачесанных волос до больших пряжек на поясах и шикарных ковбойских сапог - модное чувство рока звездой, которой он когда-то стремился быть, и далекой, с центральной точки зрения литья, от того, что люди считали стандартными регалиями инженера НАСА.
Из этой истории
[×] ЗАКРЫТЬ
Адам Штельцнер может быть публичным лицом усилий Curiosity, но он непреклонен, что это была вся его команда, которая вылетела на посадку. (Составное фото: изображения НАСА; фотоизображение Брайана Смейла) 
Штельцнер нашел свое призвание, играя в рок-группах. Однажды вечером, возвращаясь домой с концерта, ему стало интересно, почему созвездие Ориона сместилось. (Коллекция Адама Зельцнера) 
Празднование развертывания парашюта ровера. (Билл Ингаллс / НАСА) 
Штельцнер и его команда встретят героя на пресс-конференции после приземления. (Билл Ингаллс / НАСА) 
Художнический рендеринг «небесного журавля», понижающего Любопытство на поверхность Марса. Кодовое имя для всей последовательности посадки было «Audacity». (NASA / JPL-Caltech) 
Фотогалерея
Затем наступил момент истины. Сложная последовательность маневров, задуманных и поставленных хореографически командой Стельцнера, снизила скорость нисходящего ровера до тех пор, пока его можно было безопасно спустить на землю с помощью парящего ракетного устройства, называемого небесным краном. Стельцнер, как и миллионы других людей по всей планете, был приклеен к монитору, нервно наблюдая, хотя в его случае на карту поставили кульминацию девяти лет интенсивной инженерной работы, а не небольшое лоббирование высших руководителей НАСА, чтобы дать его видение выстрел.
«В глубине души я ждал, что что-то пойдет не так, - говорит Стельцнер. «Я был рационально уверен и эмоционально напуган».
Он был не один. Джон Холдрен, научный советник Белого дома, по сообщениям, был так обеспокоен, что он был почти физически болен. Марс - это Бермудский треугольник освоения космоса. Только 15 из 41 миссий, которые люди отправили на Красную планету, были успешными. Например, в 1999 году орбитальный аппарат Mars Climate Orbiter НАСА распался в атмосфере - позже эта ошибка была вызвана техническим несоответствием между метрическими и английскими единицами измерения.
Посадка любопытства допускала нулевую погрешность. И из-за задержки радиосвязи между Землей и Марсом инженеры не смогли управлять космическим кораблем в режиме реального времени. Вместо этого Curiosity будет справляться со своим спуском автономно - каждый маневр за доли секунды диктуется более чем 500 000 строк компьютерного кода. НАСА назвало это мероприятие «семь минут террора».
Steltzner вспоминает о переживании белой костяшки в один невероятно жаркий летний день в своем доме в Алтадене, штат Калифорния, недалеко от своего офиса в Лаборатории реактивного движения НАСА (JPL). Сегодня его младшая дочь, Олив, больна, а вместе со своей женой, Стельцнер, 50 лет, работает из дома и носит более повседневный образ - футболку, шорты и сандалии - хотя волосы рокабилли все еще присутствуют.
Успешная посадка Curiosity в августе 2012 года - после нескольких месяцев спекуляций СМИ о том, сработает ли «сумасшедший» план - обеспечила столь необходимую дозу публичного изобилия в то время, когда казалось, что лучшие дни космической программы уже позади. «Это доказывает, что даже самые длинные шансы не соответствуют нашей уникальной смеси изобретательности и решимости», - сказал президент Барак Обама. Или, как заявил Стивен Кольбер: «Мы, Марс, сделали это!». Ровер - это самый большой и самый совершенный автомобиль, когда-либо отправленный на другую планету. С его 17 камерами, Curiosity сделал некоторые из самых удивительно подробных изображений Марса, когда-либо сделанных (включая селфи). И, оснащенный дрелью и лазером на миллион ватт, ровер не оставляет камня на камне (или не испаряется), изучая химию и геологию планеты. Он обнаружил древнее русло и химические соединения, такие как углерод, водород и кислород, которые необходимы для жизни. Развивая скорость 0, 9 миль в час, мобильная лаборатория достигнет своего основного места назначения следующей весной и медленно поднимется к предгорьям горы Шарп, пика высотой три мили, богатого глинистыми отложениями, который может содержать давние ответы об истории климата планеты.,
И эти великолепные исторические достижения в области науки и техники стали возможными благодаря парню, который потерпел неудачу в геометрии средней школы.
***
Штельцнер вырос в калифорнийском округе Марин, к северу от Сан-Франциско, который, по его словам, был привилегированным ребенком. «Мои родители не работали», - говорит он. «Мой отец был концом разлагающегося богатства, унаследованного от компании специй Schiller». У такого детства есть свои преимущества, но есть и темная сторона. «Унаследованное богатство, - говорит Стельцнер, - означает, что прошлое всегда лучше, чем будущее» - психологически безрадостный взгляд на ребенка. Он восстал в единственной сфере он мог, упорно отказывается посещать занятия в школе, для драмы класса и связанной с театральной программой, за исключением. В течение его старшего года он выполнил достаточно школьных заданий, чтобы получить высшее образование, хотя он никогда не удосужился получить свой диплом средней школы.
Его отец вскинул руки и заявил, что его сын никогда не будет больше, чем землеройная машина. В течение следующих нескольких лет Стельцнер делал все возможное, чтобы доказать, что он прав. После недолгого пребывания в Бостонском музыкальном колледже Беркли он вернулся в Bay Area, играя на бас-гитаре в различных местных рок-группах. И все же он чувствовал беспокойство и неудовлетворенность. Он осознал тревожную тенденцию в себе: он найдет занятие, которое ему нравится, но в тот момент, когда оно станет серьезным и потребует обязательств, его интерес ослабнет. «Я осознал тот факт, что меня научили ждать, пока мой отец умрет и унаследует деньги», - говорит он. «Мне не понравилась идея этого. Я был голоден по-настоящему.
Он нашел свой путь одной свежей осенней ночью после концерта, когда ехал домой через мост Золотые Ворота - маршрут, который обеспечивал прекрасный вид на созвездие Ориона. Он заметил, что Орион был не в том же месте, что и ранним вечером, и решил узнать больше о том, почему движутся звезды. Он поступил на курс астрономии в местном местном колледже и прошел курс концептуальной физики в качестве обязательного условия.
В отличие от своего отца, которого Стельцнер описывает как интеллектуального дилетанта, населяющего мечтательный мир абстрактных идей, у Стельцнера есть прагматическая склонность. Он тяготел к физике, с ее осязаемыми правилами о том, как работает вселенная, а также с разработкой, применением этих правил к реальным проблемам. «Здесь был коренной камень», - говорит Стельцнер, и он бросился изучать физику, математику и технику с дисциплиной и целью, которую он не знал, которой он обладал. «Я стал монахом, чтобы выучить это дерьмо», - говорит он, брея волосы в жужжание и питаясь коричневым рисом. «Я смотрел на это как на спасителя моей жизни».
Штельцнер получил степень бакалавра в области машиностроения в Калифорнийском университете в Дэвисе и степень магистра прикладной механики в Калифорнийском технологическом институте в 1991 году. Свою первую работу он получил, вызвав холодных ученых JPL, пока кто-то не согласился нанять его в группу конструкций и динамики космических аппаратов., В конце концов он получил докторскую степень по инженерной механике в Университете Висконсин-Мэдисон, работая в JPL дистанционно в течение учебного года.
«Когда я впервые встретил Адама, он напомнил мне об Элвисе Пресли», - говорит Джентри Ли, главный инженер программы исследования солнечной системы JPL. Он сразу же связал Steltzner как единомышленника, «одного из тех творческих людей, которые не хотят, чтобы им говорили, что делать, и не обязательно хотят следовать правилам». Ли считает, что лаборатория бросает вызов Steltzner, не подавляя его творческий потенциал, или его личный стиль. «Я думаю, что давным-давно кто-то понял, что если вы хотите иметь место, известное своими уникальными инженерными достижениями, вам лучше убедиться, что вы не будете загонять своих людей слишком плотно, иначе они не будут в состоянии выполнить работу ».
Со своей стороны, Стельцнер получает удовольствие от того факта, что лаборатория поддерживает культуру, которая «почитает правду». Нет священных коров, нет догматизма ». Хотя многие инженеры предпочитают овладеть мастерством в специализированной области, а затем придерживаться того, что они знают, Стельцнер предпочитает то, что он называет« крутым концом кривой обучения ». Он говорит, что вырезал выделил себе нишу, как парня, который наслаждался техническими задачами и проблемами, которые не имели большого прецедента: «Люди начали говорить:« Это странно, давайте дадим это Адаму и посмотрим, что он может с этим сделать »».
У него также оказался дар лидерства, способный увидеть, как все части соединяются в одно целое. Таким образом, Штельцнер был выбран руководителем группы машиностроения для разработки системы входа, спуска и посадки (EDL) для Curiosity - проблема, потому что из-за огромного размера ровера методы, разработанные для предыдущих миссий, не сработали.
Штельцнер и его команда провели мозговой штурм в течение трех дней в 2003 году. Ранее в этом году НАСА выпустило два других марсохода - Spirit и Opportunity - каждый весом 400 фунтов. Инженеры JPL заключили вездеходы в подушки безопасности, позволив им приземлиться, подпрыгивая на поверхности планеты, а затем перекатываясь до упора, чтобы рассеять удар. Но такой подход не сработает для Любопытства, которое весит в пять раз больше, чем Дух или Возможность. Необходимые подушки безопасности были бы слишком тяжелыми и, следовательно, слишком дорогими для запуска. Воздействие также могло бы поднять много пыли, ставя под угрозу как ровер, так и его чувствительные приборы.
Затем Стельцнер и его команда рассмотрели подход, который разрабатывался для 700-фунтового Марса Феникса Ландера, который был запущен в 2007 году для изучения северного полюса планеты. Подруливающие ракеты постепенно опускали транспортное средство на поверхность поверх трехногого спускаемого аппарата. Но с большим, более тяжелым Curiosity на верху, трехногий посадочный аппарат был бы слишком нестабильным. И для этого потребуются более мощные ракеты, чем ракеты Феникса, которые могут создать кратеры в почве, затрудняя отъезд роверу после приземления.
В конце концов, команда пришла к решению: небесный кран. «Вы остаетесь на связи, выходите вместе и выполняете все свои полеты, а затем прямо над поверхностью, когда вы находитесь в идеальном вертикальном полете, выполняйте развертывание», - говорит Стельцнер.
Сложность последовательности приземления, которую предполагали инженеры JPL, была беспрецедентной. Во-первых, космическая капсула, несущая Curiosity, выбросит свой тепловой экран и развернет сверхзвуковой парашют, который замедлит его снижение до 200 миль в час. Тогда множество болтов взорвалось бы, выпуская желоб и опуская ровер - прикрепленный к его шасси - в свободное падение на несколько секунд, прежде чем запустить ракетные двигатели. Шасси будет зависать на высоте 60 футов, в то время как кран спускает марсоход на поверхность с помощью кабелей. После того, как ровер приземлился, кабелерезы разорвали связь, позволяя крану отбросить себя, прежде чем врезаться в пыльную марсианскую почву. Неудивительно, что кодовое название для последовательности EDL было «Audacity».
***
НАСА кратко рассмотрела подобную систему небесных кранов (названную «ровер на веревке») для миссии Mars Pathfinder 1997 года, но отложила эту идею, потому что привязанному транспортному средству придется столкнуться с маятниковыми силами и сдвигом ветра поверх всех остальных проблемы. Но когда команда EDL Curiosity провела анализ обновленного проекта: «К нашему удивлению, маятник вёл себя хорошо», - говорит Мигель Сан Мартин, главный инженер по управлению, навигации и управлению.
Тем не менее, были и другие проблемы. Учитывая его большие размеры, роверу требовалось мягкое приземление, а для этого требовалась точная радиолокационная система для сканирования и картирования местности во время спуска. Команда EDL проверила радар, установив его на вертолете, который, как и предлагаемый спускаемый аппарат, был способен к медленному снижению и затем зависанию над поверхностью - в середине пустыни Мохаве в Калифорнии. Вот как они обнаружили, что песчаные дюны могут создавать проблемы для чувствительных датчиков в радиолокационной системе: ротор вертолета забивает песчинки, подобно тому, как ракетные ускорители марсохода могут делать на Марсе, создавая большую ошибку в измерениях. К тому времени они мало что могли сделать, чтобы изменить конструкцию радара, но они смогли учесть этот эффект в своих калибровках.
Несмотря на эти меры предосторожности, было невозможно проверить всю последовательность посадки заранее. Единственным завершенным живым экспериментом была сама миссия, за которой следили в диспетчерской JPL на расстоянии 352 миллиона миль.
Во-первых, Curiosity пришлось выбросить последнюю часть ракеты («этап круиза»), которая привела его к Марсу. В этот момент нужно было войти в атмосферу планеты под прямым углом, чтобы избежать возгорания. После разделения на круизной ступени была мучительная девятиминутная задержка, прежде чем вернулся первый сигнал: любопытство достигло пределов марсианской атмосферы и начало спускаться. Первоначально новости были не очень хорошими: «Бета вне пределов катастрофична». (Перевод: «Любопытство слишком сильно отклоняется в сторону».)
Еще через четыре мучительных минуты пришел следующий сигнал, показывающий, что все в порядке. Любопытство прошло через атмосферу.
Теперь начался спуск и посадка. Развернутый парашют, теплозащитный экран отделены, а радиолокационная система сканирует землю. Руководитель направления «Динамика полета и эксплуатация» Аллен Чен, который транслировал игру по принципу «игра за игрой», объявил о начале череды небесных кранов. «Я как, правда?» Вспоминает Стельцнер. «Девять лет, и это просто произойдет».
Для этого нужно было получить три важных данных. Во-первых, марсоход отправит сообщение своим создателям на Земле, что он благополучно приземлился. Следующим будет подтверждение того, что Curiosity не приземлился на стену кратера или тянулся вдоль поверхности по-прежнему соединенной ступени спуска. Наконец, этап спуска должен был улететь, как планировалось, вместо того, чтобы приземлиться на верх ровера и сломать его УВЧ-антенну.
Одно за другим приходили сообщения.
«Номинал дельты танго»
«RIMU стабильный.»
"UHF хорошо."
На реплике Чен объявил: «Подтверждение приземления», как разразились дикие приветствия. Вся последовательность прошла с трудом.
«Представьте себе, что вы участвуете в гонке в течение девяти лет, и вы, наконец, пересекаете финишную черту», - говорит Стельцнер, который признает, что последствия были тяжелым периодом для него. «Как мое тело перестает работать? Я был на капельнице адреналина в течение десятилетия. Как мне жить без медленного высвобождения гормона стресса? »Его решение: броситься на следующий крутой курс обучения. Он был назначен на новую миссию, разрабатывая транспортное средство, способное не только собирать образцы на Марсе, но и упаковывать эти образцы в герметически закрытые пробирки и транспортировать их обратно на Землю. Он также участвует в возможной миссии посадить посадку на Европу, одну из спутников Юпитера, которая с ее метановыми океанами, ледяной поверхностью и интенсивными вспышками радиации даже менее гостеприимна, чем Марс. Однако обе эти миссии находятся на самых ранних предварительных этапах. «Я думаю, что он все еще ищет свой следующий большой вызов», - говорит Ли.
Steltzner может быть публичным лицом усилий Curiosity, но он непреклонен, что это была вся его команда, которая вылетела на посадку. «Это одна из прекрасных вещей в машиностроении. Это совместное искусство », - говорит он. «Мы всего лишь продукт того, что мы делаем как группа». Он пытался подготовить свою команду к тому дню, когда они будут расформированы. «Из своего предыдущего опыта посадки я знал, что это прекрасное сообщество, которое мы создали, умрет в тот же вечер, независимо от результата», - говорит он. «Я сказал им, чтобы они действительно любили друг друга, жили в данный момент и пили из чаши, потому что тот парень, которого вы сейчас ненавидите, ненавидит сам звук его голоса - вы будете скучать по нему».
