青海福彩中奖的人:好奇號之后,NASA 要用三次任務把火星土壤帶回地球

摘要

恩施福彩中奖 www.qjlbmi.com.cn 「科學家告訴我們,要想真正了解火星,我們需要把火星的土壤樣本帶回地球?!?/p>

「下一步是什么?接下來,NASA 的好奇心會把我們帶去哪里?」

成就了好奇號「恐怖七分鐘」的 Adam Steltzner 在 BMW · 極客公園 Rebuild 2019 科技商業峰會的舞臺上說道,「要想真正了解火星,我們需要把火星的土壤樣本帶回地球?!?/p>

NASA 2020 年火星探測項目的終極目的就是將火星的土壤樣本帶回地球,但一個項目還遠遠不夠。從第一臺火星車啟程離開地球,到樣本隨火箭降落在地球上并完成回收,橫跨三次火星探索項目,大約需要近十年的時間才能完成。等到樣本登陸地球,樂觀估計,也是 2030 年以后的事了。

但時下的每一天,我們都距離那個終極目標更進一步。

結束成都的行程后,Steltzner 馬上就要趕回美國加州的噴氣推進實驗室總部,監督火星探測車的采樣系統完成最后的測試。他落地成都只有 45 小時,往返加州卻需要 30 小時。他此前估算在他出發來中國成都之前,采樣系統的測試應該早已完成,但「計劃總會延遲,不論你怎樣計劃好一切,我參與過六次探測項目,每一次都會比計劃延遲?!?br>

因為外星探索容不得半點差錯,數以千計的科學家和工程師們日以繼夜地工作,只為了將一臺汽車大小的設備送上另外一顆行星。

這臺基于好奇號打造的探測車,即將于明年夏天出發前往火星。因為好奇號的「恐怖七分鐘」而「一戰成名」的 Steltzner 擔任這一任務的首席工程師。

好奇號的成功著陸給他帶來了數不清的榮譽,但對他而言這仍是一個需要消化的事實。現在他還會常常驚嘆 NASA 批準「天空起重機」(Sky Crane)著陸方案的不可思議。他也會常常想起好奇號迫近火星的那幾天自己的晝夜難眠。

「別人睡不著覺的時候數羊,我睡不著的時候在數可能會導致失敗的問題?!?/p>

這就是太空探索,失敗的恐懼總是縈繞耳邊,嚴謹是遠遠不夠的,有時候你需要冒險,需要勇氣,用瘋狂的方案,完成不可思議的成就。

以下是 NASA 好奇號火星車首席機械工程師 Adam Steltzner 在 BMW · 極客公園 Rebuild 2019 科技商業峰會上的演講,經極客公園編輯整理:


極客公園的朋友們,早上好。

這是一段登陸火星時拍攝的視頻,也是一段拍攝非常困難的視頻。拍攝這段視頻時,攝像頭放置在地外最大的探測器上,它叫好奇號。拍攝地點在距離火星表面 2.5 英里的高空,攝像頭掛在探測器上,在巨大的超音速降落傘下面。

好奇號的名字起得特別好,好奇就像火花,探索火星就是點燃火花,探索讓我們進入了新的目的地和領域,進入了新的空間,有了新的發現,進行了新的獨立思考。探索能帶我們去到遙遠的地方。

我個人的好奇之旅沒有從火星開始,而是從舊金山灣區的金門大橋開始,我在那里長大。

這張圖片很有意思,大家可以看到夜空中有一個獵戶座的星座。我當時還很年輕,讀書成績不好,21 歲的時候,在舊金山灣區玩搖滾,希望以后成為玩搖滾的音樂家,所以當時沒有念特別好的學校。

有一天,表演結束后我回家,發現獵戶座的位置跟我去表演路上看到的位置不一樣了。當時我還不知道它叫獵戶座。因為當時沒有好好讀書,所以對自轉公轉不了解。當時我覺得這個事情很有意思,我就在想為什么獵戶座晚上會改變位置呢?我的好奇心沒有終止于此。因此,我去讀了當地的社區大學,去學習為什么星座會發生這樣的移動。我想要去了解我們的宇宙,想知道星座為什么會移動,想知道我們怎么才能夠在地球上去打造一些東西,去進入太空。

這種好奇改變了我的一生。如果當年的 Adam 知道現在的 Adam 在做什么工作,他的腦袋肯定要爆炸。我們有時候真的是不知道好奇心會把我們帶到什么地方去,這是一個非常有意思的探索。

我們來講講火星。很長時間我們都對火星不了解,沒有工具的時候,我們望著星空,看到某個星星稍微亮一點、紅一點。當我們第一次有原始的望遠鏡之后,我們看到了生命,我們看到了道路和運河,我們看到了文明的跡象。之后我們有了更好的望遠鏡,我們也意識到這些都是火星表面的一些自然外觀,但是我們從來沒有停止思考,也許火星上曾經有過生命,這是一個非常深奧的問題,在宇宙中我們到底是不是唯一的生命呢?在太陽系中是不是唯一的生命呢?我們周圍的星球上會不會也存在生命呢?

NASA(美國宇航局)發射了火星探測器,希望能夠去解答這個問題——火星上曾經是否存在過生命。

這是不同的火星車原型機,97 年的時候,NASA 發射了簡單原始的微波爐大小的航天器——探路者號。這個航天器對于火星探索很重要,相較于之前的海盜號(也是維京號),它的費用只有 1/10。

在這之后,探索沒有停止,我們做了很多探索?;鸚嗆偷厙蚴竊躚俗?,我們認為幾乎每 26 個月有一次探索的機會,NASA 說我們差不多打算 26 個月去一次,當然我們知道索杰納號和下一次任務的間隙就超過 26 個月,因為當時過程中也出現了一些問題。如果我們要做的事情挑戰非常高,有時候真的會出現狀況,這不是壞事情,我覺得這樣的失敗并沒有什么可怕的,可以讓我們知道我們能力的邊界到底在哪里,我們每次在懸崖邊上的時候都會重新去積累力量進行下一次探索。

2004 年,我們發射了兩臺航天器,這次探索告訴我們在火星表面曾經有過液態水,有了液態水就有生命,這樣的發現非常重要。但是水的一些重要性質我們并不了解,比如說它的酸度、堿度,當時只是知道火星上曾經有過液態水,可以承載生命。

之后就有了重達 900 公斤、裝滿了各種裝備的特大探測器——好奇號,仍然是去解答火星是不是存在過生命的問題。怎么把它運送到火星上去,就成了我們的工作。但是很難,這個火星探測器特別大,怎么把它安全的放置在火星的表面,這是一個巨大的挑戰。把面包箱大一點,比房子小一點的東西放到火星上去的話,要求我們做好進入、下降和著陸三個步驟。探測器從地球到火星上一開始的速度非???,差不多每小時達到 1 萬英里,當時我們大概是 1.3 萬英里/時,它特別快,它的動能可能會造成航天器的溶解和氣化,所以我們做了一個?;た???親硬捎錳厥獾牟牧?,可以很好地阻擋熱能,然后我們會慢慢進行降速,進入火星表面,從原來的 1 萬英里/時降到 1 千英里/時,但是還不夠,我們得打開超音速降速傘,當時這是最大的超音速降落傘,差不多這個會場的直徑大小。降落傘提供 12G 的降速,把速度從 1 千英里/時降到 100 英里/時,但還不夠慢,所以我們需要通過火箭進行進一步的降速。大家可以看到任何的成功登陸都經歷上述三個階段,不管我們的設計的火箭多好,傳感器多好,都需要考慮到另外一種速度——空氣速度,好奇號當時的速度大概是 1.5 英里/時,我們知道它的動能非常非常小,但是這個最后一塊的工程設計難度非常大。

我們降落的地點在這兒——蓋爾隕石坑,這個降落地點是非常有難度的。位于火星赤道表面,直徑大約 2 千公里,隕石坑的下火山,大概會有 500 米高。NASA 要求我們好奇號降落到巖石和頂尖當中的部分,這樣的工作每天晚上都讓我睡不好覺。每天晚上 2 點半我都醒過來思考。我會把我們特別擔心的問題一個個想一遍,團隊的問題想一遍,我會慢慢一個問題一個問題梳理,降速傘有了,火箭有了,隨著思考進入睡眠狀態。有的人數著羊睡覺,我是一邊想著怎么在火星上失敗一邊睡著。

到了接地部分,我們進入了 dark room(思維暗室),我們不知道降落的問題怎么解決。如果我們想要做一件全新的事情,做完全不一樣的事情,有的時候我們會發現自己會進入 dark room。

我們嘗試了很多努力,一開始是氣囊接地,這是之前探測器使用過的索杰納號著陸方式。但是好奇號因為有 900 公斤重,我們沒有任何纖維有 900 公斤的支撐力。我們也想到了托盤式的機械臂設計,比如維京號就是通過機械臂著陸的,但是 97 年到 04 年,關于機械臂出現了一些問題。我們知道機械臂有時候特別容易傾覆,尤其是在一些不平的表面,而且上面還有 900 公斤重的火星車,所以特別容易傾覆。我們希望解決穩定性的問題。我們希望把機器的腿打開,或者增加機械臂的數量,或者能夠通過底部(腹部)進行著陸。但是燃油艙是在底部的,是特別容易爆炸的燃料。所以我們對燃油艙的部分進行了?;?,全部?;ひ院笠裁揮邪旆ǚ⑸?,因為太重了。

2003 年秋天,我們所有人集思廣益,希望用創新的方式解決這個問題,看看我們怎么能夠一起走出這個 dark room。當時我們提出了替代方案,我們稱它為天空起重機(sky crane)。

當我離開 dark room 時,我收獲了兩件事。

有的時候一些新的想法會讓大家覺得你特別瘋癲。當時提出這個新想法的時候,我覺得大家都開始不相信我講的話了。后來我說,優秀的成果和愚蠢的東西,可能在一開始很難區分。什么意思呢?如果一個東西很特別,可能我們沒有辦法理解,所以會讓人產生「這個東西很瘋狂」的錯覺。我認同這種看法,但又有什么意義呢?因為「瘋狂」是瘋狂事情的本質,它不會因為個人認知的差異而變得不同。

我們知道真理和瘋狂兩者是涇渭分明的,但我們的團隊卻是二者兼具的。因為在地球上沒有辦法進行實地測試,我們不知道在火星上的成功率有多大。我們可以分析,實際上我們也做了分析,在紙上進行了大量的分析,同時也進行了超過 800 萬次的計算機模擬,之后才開始考慮如何發射飛船。如果大家對計算機模擬有了解的話,它其實是沒有辦法解決因人類思考疏忽造成的問題。如果我們建立了一個飛船登陸的模型,卻忘記添加定義這個模型的重要參數,那么計算機是不會告訴你的。你可能獲得的模擬結果跟預先考慮的實際場景的結果完全不一樣。所以我們當時要求整個團隊必須緊繃神經,一起來回答這個問題:我們是不是進行了充分的準備工作,我們做的是否是費力愚蠢的事情。我們來看一段視頻。

(視頻)

那是一個特別的夜晚。我們的確成功了。好奇號把人類的希望帶到了太陽系新的區域,從此人類的腳步也邁出了新探索的一步,進入了全新獨立思考的空間。它就是我們的好奇號,它還在火星上持續進行著好奇的探索。

那么 NASA(美國宇航局)接下來要做什么呢?NASA 的好奇心又會把我們再帶到什么地方?科學家告訴我們,如果要真正了解火星,必須要把火星的樣本帶回地球上,而這是一個非常非常困難的工作,但這項工作卻是 NASA 要做的事情。我們需要陸續完成多個事情后才能夠把火星樣本帶回來。首先就是 NASA 的「火星 2020 項目」,我是這個項目的首席工程師,我們再來看一段視頻。

(視頻)

這個探測器和好奇號差不多大小,但是它卻可以進行采樣的工作。它還配備了一臺直升機,這個直升機是我們的技術優勢。證明這種直升機技術在火星上同樣是能夠發揮作用的,也會幫助我們今后能夠進行更多、更遠的太空探索。結合上面提到的采樣和直升機技術,我們可以進行更偉大的探索和嘗試,當然我們也做了很多的測試,這些測試告訴我們這些技術的可行性,而在 2020 年,就是 14 個月后,NASA 計劃將這個航天器發射到火星上。所以如果我們把所有工作都做好、做對,我們會再次成功回到火星。

好奇號改變了我,甚至改變了我整個人生的軌跡。通過航天器的研發,我們保持了人類本身的好奇心,而因為這種好奇心使我們具備了更高的創新能力,我們的解決方案變得更成功更有競爭力,甚至對未來產生了深遠影響。所以我也想請大家問問自己,你們的好奇心,會把你帶去哪里?

非常感謝各位的收聽。


演講內容整理:沈知涵、于本一

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