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人类最牛的一辆「车」,与那些恰到好处的「疯狂」

人类最牛的一辆「车」,与那些恰到好处的「疯狂」


此时此刻,大约七千万公里之外,在那颗锈红色的星球上,价值 25 亿美元,人类历史上最伟大的一辆「车」自着陆火星开始,不休不止地工作了 2388 个火星日。对地球上 NASA 的科学家而言,这是 2453 个朝夕。

这辆 16 年前开始研发,8 年前发射升空离开地球的火星探测车,在今天看来,无论是机械工程还是外星探索的领域,它依然是人类历史上的一个巅峰。然而,真正让好奇号成为一个「奇迹」的,是它刚刚进入火星大气层时的那次不可思议的「花式降落」。

人类最牛的一辆「车」,与那些恰到好处的「疯狂」

火星上的好奇号〡NASA


一辆伟大的「车」

自 1996 年以来,「好奇号」是 NASA 第四台成功登陆火星的探测车,在此之前的三台分别是 1997 年探路者项目的「索杰纳号」,2004 年着陆的「勇气号」和「机遇号」。

「索杰纳号」大概只有一个烤箱大小,「勇气号」和「机遇号」和割草机差不多大,相比之下,比后两者大了两倍、重了五倍的「好奇号」不仅是 NASA 有史以来最庞大、最复杂的火星车,它更是一辆真正的「车」。

好奇号的首要任务就是探究寒冷、干燥以及贫瘠的火星是否曾经有支持生命存活的迹象。为了完成任务,NASA 的科学家们给好奇号装上了各式各样的复杂探测仪器,包括能钻孔的机械臂,取样分析的 X 射线分光仪,用于导航、避险、化学用途等等的各种专业摄像机,以及对矿物、水分子和其他化学元素进行分析的各种分析仪等等。

满负荷的「好奇号」重量达到了整整一吨,加上比前辈翻番的尺寸,好奇号如何在火星上安全着陆,成为了项目最难的一环。

无奈之下,负责「好奇号」的 NASA「火星科学实验室」项目将希望将寄托在了喷气推进实验室(Jet Propulsion Laboratory,JPL)身上。

人类最牛的一辆「车」,与那些恰到好处的「疯狂」

实验室里的好奇号〡Flickr

不可能完成的任务

喷气推进实验室是由 NASA 赞助,隶属于加州理工学院的太空探索科研机构,在历史上接手了包括卡西尼号和伽利略号在内的多个无人太空探测任务的开发和管理。

JPL 承担了好奇号项目的 EDL 阶段(进入-降落-着陆)。为火星探测车策划一个从进入大气层到最终着陆的系统,是喷气推进实验室的看家本事,但即使如此,好奇号的项目难度还是让喷气推进实验室的顶级火箭科学家们感到头痛不已。

EDL 小组首先想到了勇气号和机遇号的气囊方案,通过将火星车放置在气囊中缓解冲击力。但火星大气的密度只有地球的 1%,只靠大气摩擦和降落伞不足以安全降落。对于好奇号来说,气囊撞击火星地表会对机器内部的敏感仪器产生损害,此外,在原本就庞大的机身上再加一个气囊,无疑会增加更多的重量,进而增加发射成本。

于是 JPL 又想到了 2007 年凤凰号的三脚式着陆系统,不过想要支撑好奇号这个庞然大物,三角式着陆系统也未必稳定。好奇号需要搭载更大的火箭,可能会在着陆中造成陨石坑,为火星车着陆后带来困难。

以往的着陆方式原本就存在着一定的风险,在发射好奇号之前,人类 41 项火星任务中只有 15 项任务取得了成功。不到一半的成功率让火星探测成为了一个仿佛上帝掷骰子一样高风险的任务,某种程度上,对理解这超高的着陆失败率的火箭科学家们而言,登陆火星本就是一件听天由命的事。


最不可能被否决的方案

总有人不愿听天由命。

一筹莫展之际,好奇号首席机械工程师、负责 EDL 阶段的亚当·施特尔茨纳(Adam Steltzner)心里很清楚,他和团队正在经历着那个所谓的「思维暗室」(dark room)。

在 2003 年的「火星探测漫游者」项目中,施特尔茨纳经历过同样的绝望,他和团队在解决气囊问题上寸步难行。回想起来,他说自己是在经历一个思考的绝望时期,「最难熬的一件事就是不知道现在是黎明前的黑暗还是真正黑暗的开始」。

经手项目无数,多次从这种「思维暗室」中走出的经验告诉施特尔茨纳,在真正的创新之前,「暗室」总会到来,「暗室」会让科学家和研究员们感到绝望,感到项目难以为继,但他们自己不能放弃。「懦夫有一千种死法」,在回顾这些年经历的一切时,施特尔茨纳引用了莎士比亚的名言。

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