In den Tagen und Stunden vor der Landung des Curiosity Rovers auf dem Mars wurde Adam Steltzner, eine Schlüsselfigur hinter diesem weltweit erwarteten Ereignis, oft im Fernsehen gesehen, um die Physik der sanften Ablagerung eines eine Tonne schweren Roboters zu erklären, der mit einer Geschwindigkeit von 13.200 Meilen pro Stunde fährt Stunde auf die Gesteinsoberfläche des Planeten. Neugierde war eine 2, 5-Milliarden-Dollar-Mission, an der Hunderte von Wissenschaftlern und Ingenieuren beteiligt waren, aber Steltzner wurde zu seinem öffentlichen Gesicht, und viel wurde aus seinem verwegenen persönlichen Stil gemacht, von pomadierten Haaren über große Gürtelschnallen bis hin zu pfiffigen Cowboystiefeln - dem Sinn für Mode des Rocks Stern, nach dem er einst strebte, und weit entfernt, von einem zentralen Standpunkt aus betrachtet, von dem, was die Leute als Standard-Insignien für NASA-Ingenieure angesehen hatten.
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Adam Steltzner mag das öffentliche Gesicht der Neugierde sein, aber er ist fest davon überzeugt, dass es sein gesamtes Team war, das die Landung geschafft hat. (Zusammengesetztes Foto: NASA-Bilder; Fotoillustration von Brian Smale) 
Steltzner fand seine Berufung, als er in Rockbands spielte. Als er eines Nachts von einem Auftritt nach Hause fuhr, wurde er neugierig, warum sich das Sternbild Orion bewegte. (Adam Seltzner Sammlung) 
Wir feiern den Einsatz des Rover-Fallschirms. (Bill Ingalls / NASA) 
Steltzner und sein Team werden auf der Pressekonferenz nach der Landung herzlich willkommen geheißen. (Bill Ingalls / NASA) 
Künstlerische Darstellung des „Himmelskrans“, der die Neugier auf die Marsoberfläche senkt. Der Codename für die gesamte Landesequenz war "Audacity" (NASA / JPL-Caltech). 
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Dann kam der Moment der Wahrheit. Eine komplizierte Abfolge von Manövern, die von Steltzners Team konzipiert und choreografiert wurden, reduzierten die Geschwindigkeit des absteigenden Rovers, bis er mit einem schwebenden, raketengetriebenen Apparat, einem sogenannten Sky Crane, sicher auf den Boden gesenkt werden konnte. Steltzner war, wie Millionen von Menschen auf der ganzen Welt, an einen Monitor geklebt und beobachtete nervös, obwohl es in seinem Fall um den Höhepunkt von neun Jahren intensiver Ingenieursarbeit und nicht um eine kleine Lobbyarbeit von NASA-Vorgesetzten ging seine Vision ein Schuss.
„Im Hinterkopf habe ich darauf gewartet, dass etwas schief geht“, sagt Steltzner. "Ich war rational zuversichtlich und emotional verängstigt."
Er war nicht allein. John Holdren, der wissenschaftliche Berater des Weißen Hauses, war Berichten zufolge so besorgt, dass er fast körperlich krank war. Mars ist das Bermuda-Dreieck der Weltraumforschung. Nur 15 der 41 Missionen, die Menschen zum Roten Planeten geschickt haben, waren erfolgreich. Beispielsweise löste sich 1999 der Mars Climate Orbiter der NASA in der Atmosphäre auf - ein Fehler, der später auf eine technische Diskrepanz zwischen metrischen und englischen Maßeinheiten zurückzuführen war.
Die Landung von Curiosity erlaubte eine Fehlertoleranz von null. Und aufgrund der Funkverzögerung zwischen Erde und Mars war es den Ingenieuren nicht möglich, das Raumschiff in Echtzeit zu steuern. Stattdessen würde Curiosity seinen Abstieg autonom abwickeln - mit jedem Sekundenbruchteil, der von mehr als 500.000 Zeilen Computercode diktiert wird. Die NASA nannte das Unternehmen "sieben Minuten Terror".
Steltzner erinnert sich an das White-Knuckle-Erlebnis an einem heißen Sommertag in seinem Haus in Altadena, Kalifornien, nicht weit von seinem Büro im Jet Propulsion Laboratory (JPL) der NASA entfernt. Heute ist seine jüngste Tochter, Olive, krank, und mit seiner Frau, Steltzner, 50, arbeitet er von zu Hause aus und trägt einen lässigeren Look - T-Shirt, Shorts und Sandalen -, obwohl das Rockabilly-Haar immer noch in Erscheinung tritt.
Die erfolgreiche Landung von Curiosity im August 2012 - nach monatelangen Spekulationen der Medien über das Funktionieren des „verrückten“ Plans - sorgte für die dringend benötigte Menge an öffentlichem Überschwang zu einer Zeit, als es den Anschein hatte, als stünden die besten Tage des Weltraumprogramms dahinter. "Es zeigt, dass selbst die längsten Chancen unserer einzigartigen Mischung aus Einfallsreichtum und Entschlossenheit nicht gewachsen sind", sagte Präsident Barack Obama. Oder, wie Stephen Colbert erklärte: „We Mars'd it!“ Der Rover ist das größte und raffinierteste Fahrzeug, das jemals auf einen anderen Planeten geschickt wurde. Curiosity hat mit seinen 17 Kameras einige der bemerkenswertesten Detailaufnahmen des Mars gemacht (einschließlich eines Selfies). Ausgestattet mit einem Bohrer und einem 1-Millionen-Watt-Laser lässt der Rover beim Studium der Chemie und Geologie des Planeten keinen Stein unversehrt (oder unverdampft). Es hat ein altes Flussbett entdeckt und chemische Verbindungen - wie Kohlenstoff, Wasserstoff und Sauerstoff -, die für das Leben notwendig sind. Mit einer Geschwindigkeit von 1, 5 km / h erreicht das mobile Labor im nächsten Frühjahr sein Hauptziel und erklimmt langsam die Ausläufer des Mount Sharp, eines drei Meilen hohen Gipfels, der reich an Tonsedimenten ist, die lang ersehnte Antworten auf die Geschichte des Klimas des Planeten enthalten könnten .
Und diese schillernden historischen Meisterleistungen in Wissenschaft und Technik wurden von einem Mann ermöglicht, der die Geometrie der Highschool nicht beherrschte.
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Steltzner wuchs im kalifornischen Marin County, nördlich von San Francisco, als selbst beschriebenes privilegiertes Kind auf. "Meine Eltern haben nicht gearbeitet", sagt er. "Mein Vater war das Ende einer Reihe von verfallenden Reichtümern, die von der Schiller-Gewürzfirma geerbt wurden." Eine solche Kindheit hat ihre Vorteile, aber es gibt auch eine Schattenseite. "Geerbter Reichtum", sagt Steltzner, "bedeutet, dass die Vergangenheit immer besser ist als die Zukunft" - eine psychologisch trostlose Perspektive für ein Kind. Er lehnte sich in der einzigen Sphäre auf, die er konnte, und weigerte sich hartnäckig, Klassen in der High School zu besuchen, mit Ausnahme des Schauspielunterrichts und des damit verbundenen Theaterprogramms. Während seines letzten Schuljahres machte er gerade genug Schularbeiten, um seinen Abschluss zu machen, obwohl er sich nie die Mühe machte, sein Abitur zu machen.
Sein Vater warf die Hände hoch und erklärte, sein Sohn würde nie mehr als ein Grabengräber sein. Steltzner tat in den nächsten Jahren sein Bestes, um ihm Recht zu geben. Nach einem kurzen Aufenthalt am Berklee College of Music in Boston kehrte er in die Bay Area zurück und spielte Bassgitarre in verschiedenen lokalen Rockbands. Trotzdem fühlte er sich unruhig und unzufrieden. Er erkannte eine beunruhigende Tendenz in sich selbst: Er würde eine Aktivität finden, die ihm Spaß machte, aber in dem Moment, in dem es ernst wurde und eine Verpflichtung erforderte, würde sein Interesse nachlassen. "Ich wurde wach, als ich gelernt hatte, darauf zu warten, dass mein Vater stirbt und Geld erbt", sagt er. „Die Idee hat mir nicht gefallen. Ich war hungrig nach wirklichem Sinn. “
Er fand seinen Weg eine knackige Herbstnacht nach einem Auftritt, als er über die Golden Gate Bridge nach Hause fuhr - eine Route, die einen schönen Blick auf das Orion-Sternbild bot. Er bemerkte, dass Orion nicht mehr am selben Ort war wie am Abend zuvor und beschloss, mehr darüber zu erfahren, warum sich Sterne bewegen. Er schrieb sich in einen Astronomiekurs an einer örtlichen Volkshochschule ein und belegte einen begrifflichen Physikkurs als Voraussetzung.
Im Gegensatz zu seinem Vater, den Steltzner als intellektuellen Dilettanten beschreibt, der in einer träumerischen Welt abstrakter Ideen lebt, ist Steltzner pragmatisch eingestellt. Er interessierte sich für die Physik mit ihren konkreten Regeln für die Funktionsweise des Universums und für die Technik, um diese Regeln auf reale Probleme anzuwenden. "Hier war das Fundament", sagt Steltzner und widmete sich dem Studium der Physik, Mathematik und Ingenieurwissenschaften mit Disziplin und Absicht, von der er nicht gewusst hatte, dass er sie besaß. "Ich bin Mönch geworden, um diese Scheiße zu lernen", sagt er, rasiert sich die Haare zu einem Summen und ernährt sich von braunem Reis. "Ich sah das wie der Retter meines Lebens."
Steltzner erwarb 1991 einen Bachelor-Abschluss in Ingenieurwissenschaften an der University of California in Davis und einen Master-Abschluss in angewandter Mechanik von Caltech. Er bekam seinen ersten Job, indem er JPL-Wissenschaftler anrief, bis sich jemand bereit erklärte, ihn in der Gruppe für Raumfahrzeugstrukturen und -dynamik einzustellen . Schließlich promovierte er in Ingenieurmechanik an der University of Wisconsin-Madison und arbeitete während des akademischen Jahres für JPL.
"Als ich Adam zum ersten Mal traf, erinnerte er mich an Elvis Presley", sagt Gentry Lee, Chefingenieur des JPL-Programms zur Exploration von Sonnensystemen. Er bezeichnete Steltzner sofort als einen verwandten Geist: "Einer jener kreativen Menschen, denen nicht gesagt werden will, was zu tun ist und die nicht unbedingt die Regeln befolgen wollen." Lee glaubt, dass das Labor Steltzner herausfordert, ohne seine Kreativität einzuschränken. oder seinen persönlichen Stil. „Ich glaube, vor langer Zeit hat jemand erkannt, dass man, wenn man einen Ort haben möchte, der für seine einzigartigen Ingenieurleistungen berühmt ist, besser darauf achten sollte, dass man seine Leute nicht zu eng zusammenhält, sonst werden sie es nicht in der Lage, die Arbeit zu erledigen. "
Steltzner seinerseits freut sich darüber, dass das Labor eine Kultur pflegt, die „die Wahrheit verehrt. Es gibt keine heiligen Kühe, es gibt keinen Dogmatismus. “Während viele Ingenieure es vorziehen, in einem speziellen Bereich Meister zu werden und sich dann an das zu halten, was sie wissen, bevorzugt Steltzner das, was er„ das steile Ende der Lernkurve “nennt Machen Sie sich selbst eine Nische als der Typ, der sich über die technischen Aufgaben und Probleme freute, die es bisher kaum gegeben hatte: „Die Leute sagten:‚ Das ist komisch, geben wir das Adam und sehen, was er damit anfangen kann. '“
Es stellte sich heraus, dass er ein Talent für Führung hatte, um zu sehen, wie alle Teile zu einem Ganzen zusammenpassen. Daher wurde Steltzner als Leiter des Maschinenbauteams ausgewählt, um das Einstiegs-, Sink- und Landesystem (EDL) für Curiosity zu entwickeln - eine Herausforderung, da die Größe des Rovers dazu führte, dass die für frühere Missionen entwickelten Methoden nicht funktionierten.
Steltzner und sein Team haben im Jahr 2003 drei Tage lang ein Brainstorming durchgeführt. Zu Beginn des Jahres hatte die NASA zwei weitere Mars-Rover vom Typ Spirit and Opportunity mit einem Gewicht von jeweils 400 Pfund auf den Markt gebracht. Die JPL-Ingenieure hatten die Rover in Airbags eingeschlossen, damit sie landen konnten, indem sie auf der Oberfläche des Planeten aufprallten und dann zum Stillstand kamen, um den Aufprall abzuleiten. Dieser Ansatz würde jedoch bei Curiosity, das fünfmal so schwer ist wie Spirit oder Opportunity, nicht funktionieren. Die erforderlichen Airbags wären zu schwer und daher zu teuer für den Start. Der Aufprall würde auch viel Staub aufwirbeln und sowohl den Rover als auch seine empfindliche Instrumentierung gefährden.
Dann untersuchten Steltzner und sein Team den Ansatz, der für den 700-Pfund-Mars Phoenix Lander entwickelt wurde, der 2007 gestartet wurde, um den Nordpol des Planeten zu untersuchen. Thruster-Raketen ließen das Fahrzeug allmählich auf einem dreibeinigen Lander an die Oberfläche sinken. Aber mit der größeren, schwereren Neugier wäre ein dreibeiniger Lander zu instabil. Und es würde stärkere Raketen als die von Phoenix erfordern, die möglicherweise Krater im Boden erzeugen und es dem Rover erschweren, nach der Landung davonzufahren.
Schließlich gelangte das Team zu einer Lösung: einem Sky Crane. „Du bleibst verbunden, kommst zusammen raus und fliegst, und wenn du dich im perfekten Vertikalflug befindest, machst du den Einsatz“, sagt Steltzner.
Die Komplexität der Landesequenz, die sich die JPL-Ingenieure vorgestellt hatten, war beispiellos. Erstens würde die Weltraumkapsel, die Curiosity trägt, ihren Hitzeschild auswerfen und einen Überschallfallschirm auslösen, der den Abstieg auf 200 Meilen pro Stunde verlangsamen würde. Dann explodierte eine Reihe von Bolzen, löste die Rutsche und warf den Rover, der an seinem Fahrwerk befestigt war, einige Sekunden lang in den freien Fall, bevor Raketentriebwerke abgefeuert wurden. Das Fahrwerk schwebte in einer Höhe von 60 Fuß, während ein Kran den Rover mit Kabeln an die Oberfläche senkte. Nachdem der Rover gelandet war, trennten Kabelschneider die Verbindung, sodass der Kran sich selbst wegschleudern konnte, bevor er in den staubigen Marsboden krachte. Kein Wunder, dass der Codename für die EDL-Sequenz "Audacity" lautete.
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Die NASA hatte für die Mars-Pathfinder-Mission 1997 kurz über ein ähnliches Sky-Crane-System nachgedacht („Rover an einem Seil“), die Idee jedoch zurückgestellt, da ein angebundenes Fahrzeug mit Pendelkräften und Windscherung übereinander kämpfen musste Probleme. Als das EDL-Team von Curiosity das überarbeitete Design analysierte, sagte Miguel San Martin, Chefingenieur für Führung, Navigation und Kontrolle: „Zu unserer Überraschung hat sich das Pendel verhalten.
Dennoch gab es andere Herausforderungen. Aufgrund seiner Größe benötigte der Rover eine weiche Landung, und dies erforderte ein präzises Radarsystem, um das Gelände während des Abstiegs abzutasten und abzubilden. Das EDL-Team testete das Radar, indem es an einem Hubschrauber in der kalifornischen Mojave-Wüste montiert wurde, der wie der vorgeschlagene Lander langsam abtauchte und dann über der Oberfläche schwebte. Auf diese Weise stellten sie fest, dass Sanddünen ein Problem für die empfindlichen Sensoren im Radarsystem darstellen könnten: Der Rotor des Hubschraubers peitschte Sandkörner auf, ähnlich wie die Raketen des Rovers auf dem Mars, und verursachte große Messfehler. Bis dahin konnten sie kaum etwas am Design des Radars ändern, konnten diesen Effekt jedoch in ihren Kalibrierungen berücksichtigen.
Trotz dieser Vorkehrungen war es unmöglich, die gesamte Landesequenz im Voraus zu testen. Das einzige vollständige Live-Experiment war die Mission selbst, die im JPL-Kontrollraum aus einer Entfernung von 352 Millionen Meilen überwacht wurde.
Zunächst musste Curiosity den letzten Teil der Rakete (die „Kreuzfahrtbühne“) auswerfen, die sie zum Mars geschleudert hatte. Zu diesem Zeitpunkt musste es genau im richtigen Winkel in die Atmosphäre des Planeten eintreten, um ein Abbrennen zu vermeiden. Es gab eine erschreckende Verzögerung von neun Minuten nach der Trennung der Kreuzfahrtbühnen, bevor das erste Signal zurückkam: Die Neugierde war am Rande der Marsatmosphäre angekommen und begann ihren Abstieg. Die Nachricht war anfangs nicht gut: „Beta out of bounds catastrophic.“ (Übersetzung: „Die Neugier neigt sich zu sehr zur Seite.“)
Nach weiteren qualvollen vier Minuten kam das nächste Signal und zeigte an, dass alles normal war. Neugier hatte es durch die Atmosphäre geschafft.
Nun begann die Abstiegs- und Landesequenz. Der Fallschirm wurde abgesetzt, der Hitzeschild wurde getrennt und das Radarsystem suchte den Boden ab. Flugdynamik- und Einsatzleiter Allen Chen, der das Stück für Stück sendete, gab den Start der Sky Crane-Sequenz bekannt. "Ich bin wirklich so?", Erinnert sich Steltzner. "Neun Jahre und es wird einfach passieren."
Drei wichtige Daten mussten eingegeben werden. Erstens sendete der Rover eine Nachricht, in der er seinen Machern auf der Erde mitteilte, dass er sicher gelandet war. Als nächstes sollte bestätigt werden, dass Curiosity nicht auf einer Kraterwand gelandet war oder von der immer noch verbundenen Abstiegsstufe über die Oberfläche gezogen wurde. Schließlich musste die Abstiegsstufe wie geplant abfliegen, anstatt auf dem Rover zu landen und die UHF-Antenne zu zerstören.
Nacheinander kamen die Nachrichten.
"Tango Delta nominal."
"RIMU stabil."
"UHF gut."
Pünktlich kündigte Chen "Touchdown bestätigt" an, als wilder Jubel ausbrach. Die gesamte Sequenz war kaum merklich verlaufen.
„Stell dir vor, du fährst neun Jahre lang ein Rennen und überquerst endlich die Ziellinie“, sagt Steltzner, der zugibt, dass die Nachwirkungen für ihn eine harte Anpassungsphase waren. „Wie hört mein Körper auf zu rennen? Ich habe ein Jahrzehnt lang Adrenalin getrunken. Wie kann ich ohne die langsame Freisetzung von Stresshormonen leben? “Seine Lösung: Werfen Sie sich in die nächste steile Lernkurve. Er wurde mit einer neuen Mission beauftragt, ein Fahrzeug zu entwerfen, das nicht nur Proben auf dem Mars sammelt, sondern diese Proben in hermetisch verschlossenen Röhrchen verpackt und zur Erde zurücktransportiert. Er ist auch Teil einer möglichen Mission, einen Lander auf Europa zu setzen, einem der Jupitermonde, der mit seinen Methan-Ozeanen, seiner eisigen Oberfläche und den starken Strahlen noch weniger gastfreundlich ist als der Mars. Beide Missionen befinden sich jedoch in den ersten Vorstufen. "Ich denke, er sucht immer noch nach seiner nächsten großen Herausforderung", sagt Lee.
Steltzner mag das öffentliche Gesicht der Neugierde sein, aber er ist fest davon überzeugt, dass es sein gesamtes Team war, das die Landung geschafft hat. „Das ist eines der schönen Dinge am Engineering. Es ist eine kollaborative Kunst “, sagt er. "Wir sind nur das Produkt dessen, was wir als Gruppe tun." Er versuchte, sein Team auf den Tag vorzubereiten, an dem es sich auflösen würde. "Ich wusste aus früheren Landungserfahrungen, dass diese wunderschöne Gemeinschaft, die wir geschaffen hatten, an diesem Abend sterben würde, unabhängig vom Ergebnis", sagt er. "Ich habe ihnen gesagt, sie sollen sich wirklich lieben, in dem Moment leben und tief von der Tasse trinken, weil dieser Typ, den du derzeit hasst, den Klang seiner Stimme hasst - du wirst ihn vermissen."
