I dagene og timene før landingen af Curiosity-roveren på Mars blev Adam Steltzner, en nøglefigur bag den globalt forventede begivenhed, ofte set på tv og forklarede fysikken med forsigtigt at deponere en en-ton robot, der kørte på 13.200 mil pr. time ind på planetens stenbelagte overflade. Nysgerrighed var en mission på 2, 5 milliarder dollars, der involverede hundreder af videnskabsfolk og ingeniører, men Steltzner blev dets offentlige ansigt, og meget blev lavet af hans skurrende personlige stil, fra det bumsete hår til de store bæltespænder og snazede cowboystøvler - rockens modefølelse stjerne, som han engang stræbte efter at være og en far, fra et centralt casting synspunkt, fra hvad folk var kommet til at tænke på som standard NASA ingeniør regalia.
Fra denne historie
[×] LUKKET
Adam Steltzner er måske det offentlige ansigt for nysgerrighedsindsatsen, men han er fast ved, at det var hele hans hold, der trak landingen af. (Sammensat foto: NASA-billeder; Fotoillustration af Brian Smale) 
Steltzner fandt sit kald, mens han spillede i rockband. Kørsel hjem fra en koncert en aften blev han nysgerrig efter, hvorfor stjernebilledet Orion flyttede. (Adam Seltzner Collection) 
Fejrer indsættelsen af roverens faldskærm. (Bill Ingalls / NASA) 
Steltzner og hans team får en helt velkomst på pressekonferencen efter landing. (Bill Ingalls / NASA) 
Kunstnerens gengivelse af "himmelkranen", der sænker nysgerrigheden på Mars's overflade. Kodenavnet for hele landingssekvensen var "Audacity." (NASA / JPL-Caltech) 
Fotogalleri
Så kom sandhedens øjeblik. En kompliceret række af manøvrer, der blev udtænkt og koreograferet af Steltzners team, reducerede hastigheden på den faldende rover, indtil den med sikkerhed kunne sænkes ned til jorden via en svævende, raketdrevet kontraktion kaldet en himmelkran. Steltzner var som millioner af andre mennesker over hele planeten klæbet fast på en skærm og så nervøst på, selvom det, der i hans tilfælde stod på spil, kulminationen på ni års intensivt ingeniørarbejde og ikke en lille lobbyvirksomhed fra NASA-højere-ups til at give hans vision et skud.
”I baghovedet ventede jeg på, at noget skulle gå galt, ” siger Steltzner. ”Jeg var rationelt selvsikker og følelsesmæssigt bange.”
Han var ikke alene. John Holdren, Det Hvide Hus, videnskabsrådgiver, var angiveligt så bange for, at han næsten var fysisk syg. Mars er Bermuda-trekanten i rumfart. Kun 15 af de 41 missioner, som mennesker har sendt til den røde planet, har været succesrige. I 1999, for eksempel, splittede NASAs Mars Climate Orbiter i atmosfæren - en fiasko, der senere blev tilskrevet et ingeniørmæssigt misforhold mellem metriske og engelske måleenheder.
Curiositys landing muliggjorde nul fejlmargin. Og på grund af radioforsinkelsen mellem Jorden og Mars var ingeniørerne ikke i stand til at kontrollere rumfartøjet i realtid. I stedet for ville nysgerrighed håndtere dens nedstigning autonomt - med hver manøvre på split sekund dikteret af mere end 500.000 linjer computerkode. NASA kaldte virksomheden "syv minutter med terror."
Steltzner husker den hvide knækoplevelse for mig en flammende varm sommerdag i hans hjem i Altadena, Californien, ikke langt fra sit kontor på NASAs Jet Propulsion Laboratory (JPL). I dag er hans yngste datter, Olive, syg, og med sin kone væk, Steltzner, 50, arbejder hjemmefra og sportsligt et mere afslappet look - T-shirt, shorts og sandaler - selvom rockabillyhåret stadig er bevis.
Den vellykkede landing af nysgerrighed i august 2012 - efter måneder med mediespekulationer om, hvorvidt den ”skøre” plan ville fungere - gav en tiltrængt dosis offentlig glæde på et tidspunkt, hvor det så ud som om rumprogrammets bedste dage lå bag det. ”Det beviser, at selv de længste odds ikke matcher vores unikke blanding af opfindsomhed og beslutsomhed, ” sagde præsident Barack Obama. Eller, som Stephen Colbert erklærede: ”Vi Mars'd det!” Rover er det største, mest sofistikerede køretøj, der nogensinde er sendt til en anden planet. Med sine 17 kameraer har Curiosity taget nogle af de mest bemærkelsesværdige detaljerede billeder af Mars nogensinde taget (inklusive en selfie). Og udstyret med en boremaskine og en laser på en million watt efterlader roveren ingen sten uforbrændt (eller ufordampet), da den studerer planets kemi og geologi. Det har opdaget en gammel strømbundet og kemiske forbindelser - såsom kulstof, brint og ilt - der er nødvendige for livet. Puttering med en hastighed på 0, 9 km / t vil det mobile laboratorium nå sin primære destination næste forår og langsomt klatre ved foden af Mount Sharp, en tre mil høj toppe rig på leretedimenter, der kunne indeholde længe efterspurgte svar om historien om klodens klima .
Og disse blændende historiske videnskabs- og ingeniørbedrifter blev muliggjort af en fyr, der mislykkedes gymnasiets geometri.
***
Steltzner voksede op i Californiens Marin County, lige nord for San Francisco, et selvbeskrevet barn med privilegium. ”Mine forældre arbejdede ikke, ” siger han. ”Min far var afslutningen på en linje med forfaldende formue, der er arvet fra Schiller-krydderivirksomheden.” En sådan barndom har sine fordele, men der er også en mørk side. “Arvet formue, ” siger Steltzner, “betyder, at fortiden altid er bedre end fremtiden” - et psykologisk dystre udsyn for et barn. Han gjorde oprør i den eneste sfære, han kunne, og nægtede stædigt at deltage i klasser i gymnasiet undtagen for dramaklasse og det tilhørende teaterprogram. I løbet af sit seniorår lavede han lige nok skolearbejde til at gå videre, selvom han aldrig gider med at hente sit gymnasiumseksamen.
Hans far kastede hænderne op og erklærede, at hans søn aldrig ville være mere end en grøftegraver. I de næste par år gjorde Steltzner sit bedste for at bevise ham ret. Efter en kortvarig stint på Boston's Berklee College of Music kom han tilbage til Bay Area og spillede basgitar i forskellige lokale rockband. Alligevel følte han sig rastløs og utilfreds. Han erkendte en foruroligende tendens i sig selv: Han ville finde en aktivitet, han nød, men i det øjeblik det blev alvorligt og krævede et engagement, ville hans interesse markere. ”Jeg vågnede af, at jeg var blevet trænet til at vente på, at min far skulle dø og arve penge, ” siger han. ”Jeg kunne ikke lide ideen om det. Jeg var sulten efter reel mening. ”
Han fandt sin sti et skarpt fald aften efter en koncert, mens han kørte hjem over Golden Gate Bridge - en rute, der gav en fin udsigt over Orion-stjernebilledet. Han bemærkede, at Orion ikke var på samme sted, som det havde været tidligere på aftenen, og besluttede at lære mere om, hvorfor stjerner bevæger sig. Han tilmeldte sig et astronomikursus på et lokalt samfundsskole og tog et konceptuel fysikkursus som en forudsætning.
I modsætning til sin far, som Steltzner beskriver som en intellektuel dilettante, der bor i en drømmende verden af abstrakte ideer, har Steltzner en pragmatisk bøjning. Han tvingede hen til fysik med dets konkrete regler om, hvordan universet fungerer, og teknik, anvendelsen af disse regler på problemer i den virkelige verden. ”Her var grundstenen, ” siger Steltzner, og han kastede sig ind i at studere fysik, matematik og ingeniørarbejde med disciplin og formål, som han ikke havde vidst, at han havde. ”Jeg blev en munk for at lære den lort, ” siger han og barberede sit hår i en brummer og var på brun ris. ”Jeg så på dette som min livs frelser.”
Steltzner fik en bachelorgrad i ingeniørvidenskab fra University of California, Davis, og en kandidatgrad i anvendt mekanik fra Caltech i 1991. Han fik sit første job ved koldkaldende JPL-forskere, indtil nogen gik med til at ansætte ham i rumfartøjsstrukturer og dynamikgruppe . Til sidst tjente han sin ph.d. i ingeniørmekanik fra University of Wisconsin-Madison og arbejdede eksternt for JPL i løbet af studieåret.
”Da jeg mødte Adam først, mindede han mig om Elvis Presley, ” siger Gentry Lee, chefingeniør for JPLs efterforskningsprogram for solsystem. Han bundede med det samme Steltzner som en slægtånd, ”en af de kreative mennesker, der ikke ønsker at blive fortalt, hvad de skal gøre, og som ikke nødvendigvis ønsker at følge reglerne.” Lee mener, at laboratoriet udfordrer Steltzner uden at krænke sin kreativitet, eller hans personlige stil. ”Jeg tror for længe siden, at nogen indså, at hvis du vil have et sted, der er berømt for at udføre enestående ingeniørbedrifter, skal du hellere sørge for, at du ikke korrelerer dine mennesker for tæt, eller at de ikke bliver i stand til at få arbejdet gjort. ”
Steltzner er på sin side utilfreds med det faktum, at laboratoriet fremmer en kultur, der »respekterer sandheden. Der er ingen hellige køer, der er ingen dogmatisme. ”Mens mange ingeniører foretrækker at beherskes inden for et specialiseret område og derefter holde sig til det, de ved, foretrækker Steltzner det, han kalder“ den stejle ende af læringskurven. ”Han siger, at han ristede ud en niche for sig selv som den fyr, der nød de tekniske opgaver og problemer, der ikke havde meget præcedens: ”Folk begyndte at sige, 'Det er underligt, lad os give det til Adam og se, hvad han kan gøre med det.'”
Han viste sig også at have en gave til lederskab, i stand til at se, hvordan alle brikkerne passer sammen til en helhed. Så Steltzner blev valgt til at lede det maskintekniske team for at udvikle indgangs-, nedstignings- og landingssystemet (EDL) til nysgerrighed - en udfordring, fordi roverens store størrelse betød, at metoderne, der blev udviklet til tidligere missioner, ikke ville fungere.
Steltzner og hans team brainstormede i tre dage i 2003. Tidligere samme år havde NASA lanceret to andre Mars-rovere - Spirit og Opportunity - hver vejer 400 pund. JPL-ingeniører havde indkapslet roverne i luftposer, hvilket gjorde dem i stand til at lande ved at hoppe på planetens overflade og derefter rulle til et stop for at sprede påvirkningen. Men denne tilgang ville ikke fungere for nysgerrighed, der vejer fem gange mere end Spirit eller Opportunity. De krævede airbags ville være for tunge og derfor for dyre at starte. Stødet vil også sparke en masse støv og kompromittere både roveren og dens følsomme instrumentering.
Derefter kiggede Steltzner og hans team på den tilgang, der blev udtænkt til 700 pund Mars Phoenix Lander, der blev lanceret i 2007 for at studere den nordlige pol af planeten. Thruster-raketter sænkede køretøjet gradvist til overfladen oven på en trebenet lander. Men med den større, tyngre nysgerrighed på toppen, ville en trebenet lander være for ustabil. Og det ville kræve kraftigere raketter end Phoenix, der muligvis skaber kratere i jorden, hvilket gør det vanskeligt for rover at køre væk efter landing.
Til sidst kom teamet til en løsning: en himmelkran. ”Du bliver vedhæftet, kommer sammen og gør alt, hvad du flyver, og derefter lige over overfladen, når du er i perfekt lodret flyvning, skal du udføre installationen, ” siger Steltzner.
Kompleksiteten af landingssekvensen, som JPL-ingeniører forestillede sig, var hidtil uset. Først ville rumkapslen, der bærer Curiosity, skubbe sit varmeskjold ud og indsætte en supersonisk faldskærm, der ville bremse dens nedstigning til 200 mph. Derefter eksploderede en række bolte og frigav sløret og smider roveren - knyttet til landingsudstyret - i frit fald i nogle få sekunder, før de skyder raket-thrustere. Landingsudstyret skulle svæve i en højde af 60 fod, mens en kran sænk roveren til overfladen ved hjælp af kabler. Efter at roveren landede, ville kabelskærere skære forbindelsen, så kranen kunne kaste sig væk, før den styrtede ned i den støvede Marsjord. Lille spekulerer over at kodenavnet for EDL-sekvensen var "Audacity."
***
NASA havde kort overvejet et lignende himmelkransystem (kaldet ”rover på et reb”) til Mars Pathfinder-missionen i 1997, men havde skrinlagt tanken, fordi et bundet køretøj skulle kæmpe med pendulstyrker og vindskær oven på alt det andet problemer. Men da Curiositys EDL-team gjorde sin analyse af det fornyede design, “til vores overraskelse opførte pendelen sig, ” siger Miguel San Martin, chefingeniør for vejledning, navigation og kontrol.
Der var stadig andre udfordringer. I betragtning af dens større størrelse havde rover brug for et blødt touchdown, og dette krævede et præcist radarsystem for at scanne og kortlægge terrænet under nedstigningen. EDL-teamet testede radaren ved at montere den på en helikopter - som ligesom den foreslåede lander var i stand til langsom nedstigning og derefter svæve over overfladen - midt i Californiens Mojave-ørken. Sådan opdagede de, at sandklitter kunne udgøre et problem for de sarte sensorer i radarsystemet: Helikopterrotoren piskede sandkorn, ligesom roverens raketforstærkere kunne gøre på Mars, hvilket skabte en stor fejl i målingerne. Der var lidt, de kunne gøre for at ændre radarens design på det tidspunkt, men de var i stand til at redegøre for denne effekt i deres kalibreringer.
På trods af disse forholdsregler var det umuligt at teste hele landingssekvensen på forhånd. Det eneste komplette liveeksperiment var selve missionen, der blev overvåget i JPL-kontrolrummet fra 352 millioner miles væk.
For det første måtte Curiosity skubbe den sidste del af raketten (”krydstogtscenen”), der havde fremdrevet den til Mars. På det tidspunkt var det nødvendigt at komme ind i planetens atmosfære i lige den rette vinkel for at undgå at brænde op. Der var en oprivende ni minutters forsinkelse efter adskillelsen af cruise-scenen, før det første signal kom tilbage: Nysgerrighed var ankommet i udkanten af den Martiske atmosfære og begyndte sin nedstigning. Oprindeligt var nyheden ikke god: “Beta er uden for rammerne katastrofale.” (Oversættelse: “Nysgerrigheden vipper for meget til siden.”)
Efter endnu fire agonizing fire minutter, kom det næste signal ind, hvilket indikerer, at alt var normalt. Nysgerrighed havde gjort det gennem atmosfæren.
Nu begyndte nedstigningen og landingssekvensen. Faldskærmen blev indsat, varmeskjoldet adskilt, og radarsystemet scannede jorden. Flight Dynamics and Operations Lead Allen Chen, der udsendte play-by-play, annoncerede starten af himmelkranens rækkefølge. ”Jeg er som, virkelig?” Husker Steltzner. ”Ni år, og det vil bare ske.”
Tre nødvendige dataoplysninger var nødvendige for at komme ind. For det første ville roveren sende en besked, der fortæller sine skabere tilbage på Jorden, at den var landet sikkert. Dernæst ville det være at bekræfte, at nysgerrighed ikke var landet på en kratervæg eller blev trukket langs overfladen af det stadig tilsluttede afstamningstrin. Til sidst måtte nedfaldsfasen flyve som planlagt i stedet for at lande oven på roveren og knuse dens UHF-antenne.
En efter en kom meddelelserne ind.
“Tango delta nominal.”
“RIMU stabil.”
“UHF godt.”
I kø meddelte Chen, "Touchdown bekræftet, " da vilde jubel brød ud. Hele sekvensen var gået af med knap en hitch.
”Forestil dig at løbe et løb i ni år, og du krydser endelig målstregen, ” siger Steltzner, der indrømmer, at efterslæbet har været en hård justeringsperiode for ham. ”Hvordan stopper min krop med at løbe? Jeg har været på en adrenalindråbe i et årti. Hvordan lever jeg uden den langsomme frigivelse af stresshormon? ”Hans løsning: kaste sig selv på den næste stejle læringskurve. Han er blevet tildelt en ny mission, der designer et køretøj, der ikke kun er i stand til at samle prøver på Mars, men pakke disse prøver i hermetisk lukkede rør og transportere dem tilbage til Jorden. Han er også en del af en mulig mission for at sætte en lander på Europa, en af Jupiters måner, som med dens metanhav, iskolde overflader og intense strålinger er endnu mindre gæstfri end Mars. Begge disse missioner er imidlertid i de tidligste indledende faser. ”Jeg tror, han stadig leder efter sin næste store udfordring, ” siger Lee.
Steltzner kan være det offentlige ansigt for nysgerrighedsindsatsen, men han er fast ved, at det var hele hans hold, der trak landingen af. ”Det er en af de smukke ting ved teknik. Det er en samarbejdende kunst, ”siger han. ”Vi er kun produktet af det, vi gør som en gruppe.” Han forsøgte at forberede sit team til den dag, hvor de ville blive opløst. ”Jeg vidste fra mine tidligere landingoplevelser, at dette smukke samfund, vi havde oprettet, ville dø den aften uanset resultatet, ” siger han. "Jeg sagde, at de virkelig skulle elske hinanden, leve i øjeblikket og drikke dybt i koppen, fordi den fyr, du i øjeblikket hader, hader selve lyden af hans stemme - du kommer til at savne ham."
