施特尔茨纳与“好奇号的恐怖七分钟”

   

     2013年12月9日《科学》杂志发表文章，美国“好奇号”火星探测器在火星上发现了存在古湖泊，湖里的水可能是可以饮用的淡水。这是当地曾经长期存在湿润环境，并有简单生命出现的证据。

    在美国宇航局（NASA）设计“好奇号”时，遇到的最困难的是它的进入、下降和着陆（EDL）系统。从探测器进入火星大气层，到“好奇号”的轮子触及火星表面，需要在七分钟时间内将探测器从时速20920公里降至零。这是生死攸关的七分钟。特别是“好奇号”并没有采取过去采用的制动火箭、降落伞、气囊、着陆支撑等方案，而是大胆地采用了“天空起重机（Sky Crane）”。这个方案在地面是无法进行完全的模拟试验的，因此存在很大风险，方案是否成功，就在此一举。

    2012年8月4日，在“好奇号”离开地球36个星期后，即将飞抵火星的时候， NASA发布了一个五分钟长的“视频”，名叫“好奇号的恐怖七分钟”。在视频开头， NASA喷气推进实验室（JPL）的“好奇号”EDL系统的首席工程师亚当•施尔茨特纳（Adam Steltzner）平静地说：“当人们看它的时候，觉得这是疯狂的。这是很自然的反应。”

    施尔茨特纳本是一个“问题少年”。他从有名的“花花公子”，到成为《自然》杂志2012年十大科学家的过程，就是一个励志故事。

    施特尔茨纳的父母是典型的“富二代”，继承了大笔遗产。他们对孩子无比溺爱。施特尔茨纳在学校内多次考试不及格，而却把“猫王”作为偶像。他回忆自己的中学时代时感慨地说：“我在高中时满脑子想就是做爱、毒品和摇滚。”中学毕业后，他到旧金山，在一个叫做“简笔画”（Stick Figures）的摇滚乐队做贝斯手。1984年，他21岁时的某一天，对一个天文现象的思考，引发了他他人生轨迹的改变。那天，当他演出回家时，发现猎户星座在天空中不同于早些时候看见它们的位置，那时它们在港口灯光的上面，现在却在金门大桥的下面，这究竟是怎么回事？他只是模糊地记得头顶上的星空，似乎与地球的旋转相关。

    几周之后，他决定去当地社区大学报名参加了天文学课程。当他被告知要先修物理课，他不情愿地答应了，不料竟然发现自己竟有学习物理的天才。这当然也与讲物理课的普拉德博士有关，他的课讲得非常精彩。不久，他就喜欢物理的程度，远远超过了摇滚。有一次考试，班上平均分是不及格，他却拿了98分。

    他在加州大学戴维斯分校拿到了机械工程学学士学位。在毕业典礼上，他代表毕业生致辞。在加州理工学院，他拿到了应用力学的硕士学位。1999年，施特尔茨纳屡经周折，终于来到喷气推进实验室工作，这正值美国火星计划的鼎盛时期。他开始在结构动力学组工作，经历了许多工程大项目，如航天飞机与和平号空间站对接、航天飞机发射的伽利土星探测器、卡西尼•惠更斯土星探测器、火星探路者探测器等。1999年，他取得了威斯康星大学的应用物理的博士学位。取得博士学位后，他就担任了火星探测漫游者（即“机遇号”和“勇气号”漫游车）和火星科学实验室（即“好奇号”漫游车）的EDL系统的首席工程师。

   “好奇号”耗时十年，耗资25亿美元。它的“天空起重机”和火星车，真是古怪和混搭的创造。“天空起重机”是一个倾斜的，骨架式的东西，有着火箭推进器的支架和缠绕在中部的缆线，看起来就像一只机械蜘蛛。火星车看起来更像一只有双目镜头，多节底盘和多接缝长脖颈的骆驼。它由核能发电机驱动，装载了激光器，收集器，相机和机械爪。由于选择的火星车着陆地区，散乱着大块岩石，这说必须要求火星车准确降落。虽然采用安全气囊可以降低不稳定性，但新的火星车将比之前的大出5倍，球体表面积随半径的平方的增加而增加，所以外部材料就要大25倍，变得更重，材料承受的压力也随之升高，所以气囊方案就难于胜任了。经过多种方案的比较，施特尔茨纳最终选择了“天空起重机”。这个方案经过“火星恐怖七分钟”的考验，终于获得成功。

    施特尔茨纳说过：“我喜欢学习，喜欢挑战，因为我是一个探索者。” 一个向往奔赴火星的人，就都应有这样的气质，但对于一个优秀的航天设计师来说，无疑，还应具备丰富的想象力，而施特尔茨纳的想象力，也许得益于青少年时对摇滚的迷恋。