Pada hari-hari dan jam-jam menjelang pendaratan bajak Curiosity di Mars, Adam Steltzner, seorang tokoh kunci di balik peristiwa yang diantisipasi secara global itu, sering terlihat di TV menjelaskan fisika dengan lembut menyimpan satu ton robot yang berjalan dengan kecepatan 13.200 mil per jam ke permukaan batu berserakan di planet ini. Curiosity adalah misi senilai $ 2, 5 miliar yang melibatkan ratusan ilmuwan dan insinyur, tetapi Steltzner menjadi wajah publiknya, dan banyak yang dibuat dari gaya pribadinya yang suka berkecimpung, dari rambut pomaded hingga gesper sabuk besar dan sepatu bot koboi yang keren — selera mode dari batu bintang yang pernah ia cita-citakan dan sangat jauh, dari sudut pandang casting pusat, dari apa yang orang pikirkan sebagai standar regalia insinyur NASA.
Dari Kisah Ini
[×] TUTUP
Adam Steltzner mungkin wajah publik dari upaya Curiosity, tetapi dia bersikeras bahwa itu adalah seluruh timnya yang melakukan pendaratan. (Foto Komposit: gambar NASA; Ilustrasi foto oleh Brian Smale) 
Steltzner menemukan panggilannya saat bermain di band-band rock. Mengemudi pulang dari pertunjukan suatu malam, ia menjadi ingin tahu tentang mengapa rasi bintang Orion pindah. (Koleksi Adam Seltzner) 
Merayakan penyebaran parasut penjelajah. (Bill Ingalls / NASA) 
Steltzner dan timnya mendapat sambutan pahlawan di konferensi pers pasca pendaratan. (Bill Ingalls / NASA) 
Rendering artis "langit crane" menurunkan rasa ingin tahu ke permukaan Mars. Nama kode untuk seluruh urutan pendaratan adalah "Audacity." (NASA / JPL-Caltech) 
Galeri foto
Kemudian tibalah saat kebenaran. Urutan rumit dari manuver yang disusun dan dikoreografikan oleh tim Steltzner mengurangi kecepatan bajak turun sampai dapat dengan aman diturunkan ke tanah melalui alat yang melayang-layang dan bertenaga roket yang disebut sky crane. Steltzner, seperti jutaan orang lain di planet ini, terpaku pada monitor, menonton dengan gugup, meskipun dalam kasusnya apa yang dipertaruhkan adalah puncak dari sembilan tahun pekerjaan teknik yang intens dan tidak sedikit lobi dari atasan NASA untuk memberikan visinya merupakan suntikan.
"Di benak saya, saya sedang menunggu sesuatu yang salah, " kata Steltzner. "Saya secara rasional percaya diri dan ketakutan secara emosional."
Dia tidak sendirian. John Holdren, penasihat sains Gedung Putih, dilaporkan sangat khawatir sehingga dia hampir sakit secara fisik. Mars adalah Segitiga Eksplorasi Luar Angkasa Bermuda. Hanya 15 dari 41 misi yang dikirim manusia ke Planet Merah yang berhasil. Pada tahun 1999, misalnya, Mars Climate Orbiter NASA hancur di atmosfer — kegagalan yang kemudian dikaitkan dengan ketidaksesuaian teknik antara satuan pengukuran metrik dan Inggris.
Pendaratan Curiosity memungkinkan terjadinya zero margin of error. Dan, karena penundaan radio antara Bumi dan Mars, para insinyur tidak dapat mengendalikan pesawat ruang angkasa secara real time. Sebagai gantinya, Curiosity akan menangani penurunannya secara mandiri — dengan setiap manuver sepersekian detik didikte oleh lebih dari 500.000 baris kode komputer. NASA menyebut upaya itu "tujuh menit teror."
Steltzner mengenang pengalaman buku-jari putih pada saya pada suatu hari musim panas yang terik di rumahnya di Altadena, California, tidak jauh dari kantornya di Jet Propulsion Laboratory (JPL) NASA. Hari ini putri bungsunya, Olive, sakit, dan dengan istrinya pergi, Steltzner, 50, bekerja dari rumah dan memakai tampilan yang lebih kasual — T-shirt, celana pendek, dan sandal — meskipun rambutnya yang tebal masih terlihat jelas.
Keberhasilan pendaratan Curiosity pada Agustus 2012 — setelah berbulan-bulan berspekulasi di media tentang apakah rencana "gila" itu akan berhasil — memberikan dosis kegembiraan publik yang sangat dibutuhkan pada saat ketika hari-hari terbaik program luar angkasa sepertinya berada di belakangnya. "Ini membuktikan bahwa peluang terpanjang pun tidak ada tandingannya dengan perpaduan kecerdikan dan tekad kami yang unik, " kata Presiden Barack Obama. Atau, seperti dinyatakan Stephen Colbert, "We Mars'd it!" Bajak adalah kendaraan terbesar, paling canggih yang pernah dikirim ke planet lain. Dengan 17 kameranya, Curiosity telah menangkap beberapa gambar Mars yang sangat terperinci yang pernah diambil (termasuk selfie). Dan, dilengkapi dengan bor dan laser satu juta watt, bajak tidak meninggalkan kebutuhan bisnis yang terlewat (atau tidak diuapkan) saat mempelajari kimia dan geologi planet ini. Ia telah menemukan suatu senyawa kimia kuno dan beralur — seperti karbon, hidrogen, dan oksigen — yang diperlukan untuk kehidupan. Dengan kecepatan 0, 9 mph, laboratorium bergerak akan mencapai tujuan utamanya pada musim semi mendatang dan perlahan-lahan mendaki kaki Gunung Sharp, puncak sedalam tiga mil yang kaya akan sedimen tanah liat yang bisa menyimpan jawaban yang sudah lama dicari tentang sejarah iklim planet ini. .
Dan prestasi sains-dan-teknik bersejarah yang menakjubkan ini dimungkinkan oleh seorang pria yang gagal dalam geometri sekolah menengah.
***
Steltzner dibesarkan di Marin County, California, tepat di utara San Francisco, seorang anak istimewa yang menggambarkan dirinya sendiri. "Orang tua saya tidak bekerja, " katanya. "Ayahku adalah ujung dari garis kekayaan yang membusuk yang diwarisi dari perusahaan rempah-rempah Schiller." Masa kanak-kanak seperti itu ada manfaatnya, tetapi ada sisi gelap juga. "Kekayaan yang diwariskan, " kata Steltzner, "berarti masa lalu selalu lebih baik daripada masa depan" —pandangan psikologis yang suram untuk seorang anak. Dia memberontak di satu-satunya bidang yang dia bisa, dengan keras kepala menolak untuk menghadiri kelas di sekolah menengah, kecuali untuk kelas drama dan program teater terkait. Selama tahun seniornya, ia hanya cukup mengerjakan tugas sekolah untuk lulus, meskipun ia tidak pernah repot-repot mengambil ijazah sekolah menengahnya.
Ayahnya mengangkat tangan dan menyatakan putranya tidak akan pernah lebih dari penggali parit. Selama beberapa tahun berikutnya, Steltzner melakukan yang terbaik untuk membuktikannya dengan benar. Setelah bertugas singkat di Berklee College of Music di Boston, ia kembali ke Bay Area, bermain gitar bass di berbagai band rock lokal. Namun dia merasa gelisah dan tidak puas. Dia mengenali kecenderungan yang mengganggu dalam dirinya: Dia akan menemukan kegiatan yang dia nikmati, tetapi saat itu menjadi serius dan membutuhkan komitmen, minatnya akan membengkak. “Saya terbangun dengan kenyataan bahwa saya telah dilatih untuk menunggu ayah saya meninggal dan mewarisi uang, ” katanya. “Aku tidak suka ide itu. Saya lapar akan makna sebenarnya. ”
Dia menemukan jalannya satu malam musim gugur yang renyah setelah manggung, saat berkendara pulang melintasi Jembatan Golden Gate — rute yang memberikan pemandangan indah ke konstelasi Orion. Dia memperhatikan bahwa Orion tidak berada di tempat yang sama seperti sebelumnya, dan memutuskan untuk belajar lebih banyak tentang mengapa bintang bergerak. Dia mendaftar dalam kursus astronomi di sebuah perguruan tinggi setempat dan mengambil kursus fisika konseptual sebagai prasyarat.
Tidak seperti ayahnya, yang digambarkan Steltzner sebagai dilettante intelektual yang mendiami dunia ide abstrak yang melamun, Steltzner memiliki kecenderungan pragmatis. Dia condong ke fisika, dengan aturan nyata tentang bagaimana alam semesta bekerja, dan rekayasa, penerapan aturan itu untuk masalah dunia nyata. "Ini adalah batuan dasar, " kata Steltzner, dan dia terjun ke dalam mempelajari fisika, matematika dan teknik dengan disiplin dan tujuan yang dia tidak tahu dia miliki. “Saya menjadi seorang bhikkhu untuk mempelajari omong kosong itu, ” katanya, mencukur rambutnya menjadi potongan rambut dan hidup dari beras merah. "Aku melihat ini seperti penyelamat hidupku."
Steltzner memperoleh gelar sarjana teknik dari University of California, Davis, dan master di bidang mekanika terapan dari Caltech pada 1991. Dia mendapatkan pekerjaan pertamanya dengan memanggil ilmuwan JPL yang dingin sampai seseorang setuju untuk mempekerjakannya di struktur dan dinamika grup pesawat ruang angkasa. . Akhirnya ia mendapatkan gelar PhD di bidang teknik mesin dari University of Wisconsin-Madison, bekerja untuk JPL jarak jauh selama tahun akademik.
"Ketika saya pertama kali bertemu Adam, dia mengingatkan saya pada Elvis Presley, " kata Gentry Lee, kepala insinyur program eksplorasi tata surya JPL. Dia segera mematok Steltzner sebagai roh yang baik hati, "salah satu dari orang-orang kreatif yang tidak ingin diberi tahu apa yang harus dilakukan dan tidak selalu ingin mengikuti aturan." Lee percaya bahwa lab menantang Steltzner tanpa memadamkan kreativitasnya, atau gaya pribadinya. "Saya pikir sejak dulu ada orang yang menyadari bahwa jika Anda ingin memiliki tempat yang terkenal karena melakukan rekayasa teknik yang unik, Anda lebih baik memastikan bahwa Anda tidak menyelubungi orang-orang Anda terlalu ketat atau mereka tidak akan menjadi seperti itu. bisa menyelesaikan pekerjaan. "
Sementara itu, Steltzner menyukai fakta bahwa laboratorium menumbuhkan budaya yang “menghormati kebenaran. Tidak ada sapi suci, tidak ada dogmatisme. ”Sementara banyak insinyur lebih suka mendapatkan penguasaan di bidang khusus dan kemudian tetap dengan apa yang mereka ketahui, Steltzner lebih suka apa yang ia sebut“ ujung curam dari kurva belajar. ”Ia mengatakan ia mengukir keluar ceruk untuk dirinya sendiri sebagai orang yang menikmati tugas-tugas teknis dan masalah yang tidak memiliki banyak preseden: "Orang-orang mulai berkata, 'Itu aneh, mari kita berikan kepada Adam dan lihat apa yang bisa dia lakukan dengan itu.'"
Dia juga ternyata memiliki bakat kepemimpinan, mampu melihat bagaimana semua bagian itu bersatu menjadi satu. Jadi Steltzner dipilih untuk memimpin tim teknik mesin untuk mengembangkan sistem masuk, turun dan mendarat (EDL) untuk Curiosity — sebuah tantangan karena besarnya penjelajah berarti bahwa metode yang dikembangkan untuk misi sebelumnya tidak akan berhasil.
Steltzner dan timnya melakukan brainstorming selama tiga hari pada tahun 2003. Awal tahun itu, NASA telah meluncurkan dua penemu Mars lainnya - Spirit dan Opportunity - masing-masing seberat 400 pound. Insinyur JPL telah membungkus rover dalam kantong udara, memungkinkan mereka untuk mendarat dengan memantul di permukaan planet dan kemudian berguling untuk berhenti untuk menghilangkan dampak. Tetapi pendekatan itu tidak akan berhasil untuk Keingintahuan, yang beratnya lima kali lebih banyak dari Spirit atau Peluang. Kantong udara yang diperlukan akan terlalu berat dan karena itu terlalu mahal untuk diluncurkan. Dampaknya juga akan menimbulkan banyak debu, membahayakan bajak dan instrumentasi sensitifnya.
Kemudian Steltzner dan timnya melihat pendekatan yang sedang dirancang untuk Mars Phoenix Lander seberat 700 pon, yang diluncurkan pada 2007 untuk mempelajari kutub utara planet ini. Roket Thruster secara bertahap menurunkan kendaraan ke permukaan di atas pendarat berkaki tiga. Tetapi dengan Curiosity yang lebih besar dan lebih berat di atasnya, pendarat berkaki tiga akan terlalu tidak stabil. Dan itu akan membutuhkan roket yang lebih kuat daripada Phoenix, yang mungkin menciptakan kawah di tanah, sehingga sulit bagi penjelajah untuk pergi setelah mendarat.
Akhirnya, tim tiba pada solusi: sky crane. "Anda tetap terikat, keluar bersama-sama dan melakukan semua penerbangan Anda, dan kemudian tepat di atas permukaan, ketika Anda berada dalam penerbangan vertikal yang sempurna, lakukan penyebaran, " kata Steltzner.
Kompleksitas urutan pendaratan yang para insinyur JPL bayangkan tidak pernah terjadi sebelumnya. Pertama, kapsul ruang angkasa yang membawa Curiosity akan mengeluarkan perisai panasnya dan menggunakan parasut supersonik, yang akan memperlambat penurunannya hingga 200 mph. Kemudian serangkaian baut akan meledak, melepaskan parasut dan menjatuhkan baling-baling — yang melekat pada roda pendaratannya — menuju terjun bebas selama beberapa detik sebelum menembakkan pendorong roket. Roda pendaratan akan melayang di ketinggian 60 kaki, sementara derek menurunkan bajak ke permukaan menggunakan kabel. Setelah bajak mendarat, pemotong kabel akan memutuskan hubungan, memungkinkan derek untuk melemparkan diri sebelum menabrak tanah Mars yang berdebu. Tidak heran nama kode untuk urutan EDL adalah "Audacity."
***
NASA sempat mempertimbangkan sistem sky crane yang serupa (dijuluki "rover on a rope") untuk misi Mars Pathfinder 1997, tetapi menolak gagasan itu karena kendaraan yang ditambatkan harus bersaing dengan pasukan pendulum dan angin geser di atas yang lainnya. masalah. Tetapi ketika tim EDL Curiosity melakukan analisis terhadap desain yang dirubah, "Kami terkejut pendulum itu berperilaku, " kata Miguel San Martin, chief engineer untuk panduan, navigasi dan kontrol.
Namun, ada tantangan lain. Mengingat ukurannya yang lebih besar, rover membutuhkan touchdown yang lembut, dan ini membutuhkan sistem radar yang tepat untuk memindai dan memetakan medan saat turun. Tim EDL menguji radar dengan memasangnya di helikopter — yang, seperti pendarat yang diusulkan, mampu turun secara lambat dan kemudian melayang di atas permukaan — di tengah Gurun Mojave California. Begitulah cara mereka menemukan bahwa bukit pasir dapat menimbulkan masalah bagi sensor halus dalam sistem radar: Rotor helikopter melecutkan butiran pasir, seperti yang dilakukan penguat roket penjelajah di Mars, menciptakan kesalahan besar dalam pengukuran. Hanya ada sedikit yang bisa mereka lakukan untuk mengubah desain radar saat itu, tetapi mereka dapat menjelaskan efek ini dalam kalibrasi mereka.
Terlepas dari tindakan pencegahan ini, tidak mungkin untuk menguji seluruh urutan pendaratan di muka. Satu-satunya eksperimen langsung yang lengkap adalah misi itu sendiri, dipantau di ruang kontrol JPL dari 352 juta mil jauhnya.
Pertama, Curiosity harus mengeluarkan bagian terakhir dari roket ("tahap pelayaran") yang mendorongnya ke Mars. Pada titik itu perlu memasuki atmosfer planet pada sudut yang tepat untuk menghindari terbakar. Ada penundaan sembilan menit yang mengerikan setelah pemisahan tahap pelayaran sebelum sinyal pertama kembali: Keingintahuan telah tiba di pinggiran atmosfer Mars dan mulai turun. Awalnya, berita itu tidak baik: "Beta out of bound catastrophic." (Terjemahan: "Rasa ingin tahu miring terlalu banyak ke samping.")
Setelah empat menit yang menyiksa, sinyal berikutnya masuk, menunjukkan bahwa semuanya normal. Keingintahuan telah berhasil menembus atmosfer.
Sekarang urutan penurunan dan pendaratan dimulai. Parasut dikerahkan, perisai panas terpisah dan sistem radar memindai tanah. Pimpinan Penerbangan Dynamics and Operations Allen Chen, yang menyiarkan sandiwara-demi-main, mengumumkan dimulainya urutan derek langit. "Aku benar-benar suka, " kenang Steltzner. "Sembilan tahun dan itu hanya akan terjadi."
Tiga data penting yang diperlukan untuk masuk. Pertama, bajak akan mengirim pesan kepada penciptanya kembali di Bumi bahwa ia telah mendarat dengan selamat. Berikutnya adalah untuk mengkonfirmasi bahwa Curiosity tidak mendarat di dinding kawah atau diseret di permukaan oleh tahap keturunan yang masih terhubung. Akhirnya, tahap keturunan harus terbang seperti yang direncanakan, daripada mendarat di atas bajak dan menghancurkan antena UHF-nya.
Satu demi satu, pesan masuk.
"Tango delta nominal."
"RIMU stabil."
"UHF bagus."
Saat memberi isyarat, Chen mengumumkan, "Touchdown dikonfirmasi, " ketika sorakan liar muncul. Seluruh urutan berjalan dengan sangat baik.
“Bayangkan menjalankan perlombaan selama sembilan tahun dan Anda akhirnya melewati garis finis, ” kata Steltzner, yang mengakui setelahnya merupakan periode penyesuaian yang sulit baginya. “Bagaimana tubuh saya berhenti berlari? Saya telah menggunakan adrenalin selama satu dekade. Bagaimana saya hidup tanpa pelepasan hormon stres yang lambat? ”Solusinya: lemparkan diri pada kurva pembelajaran curam berikutnya. Dia telah ditugaskan untuk misi baru, merancang kendaraan yang tidak hanya mampu mengumpulkan sampel di Mars, tetapi mengemas sampel itu dalam tabung tertutup rapat dan mengangkutnya kembali ke Bumi. Dia juga bagian dari misi yang memungkinkan untuk menempatkan pendaratan di Europa, salah satu bulan Jupiter, yang, dengan lautan metana, permukaan es dan ledakan radiasi yang intens, bahkan lebih tidak ramah daripada Mars. Namun kedua misi tersebut berada pada tahap awal. "Saya pikir dia masih mencari tantangan besar berikutnya, " kata Lee.
Steltzner mungkin wajah publik dari upaya Curiosity, tetapi dia bersikeras bahwa itu adalah seluruh timnya yang melakukan pendaratan. “Itu adalah salah satu hal indah tentang teknik. Ini adalah seni kolaboratif, ”katanya. "Kami hanya produk dari apa yang kami lakukan sebagai kelompok." Dia mencoba mempersiapkan timnya untuk hari ketika mereka akan dibubarkan. “Saya tahu dari pengalaman pendaratan saya sebelumnya bahwa komunitas cantik yang kami ciptakan ini akan mati malam itu terlepas dari hasilnya, ” katanya. "Aku mengatakan kepada mereka untuk benar-benar saling mencintai, untuk hidup di saat ini dan minum dalam cangkir, karena pria yang saat ini kamu benci, benci suara suaranya - kamu akan merindukannya."
