这篇文章是基于与Håvard Grip的对话,他是美国宇航局喷气推进实验室“匠心”火星直升机的首席飞行员。为了篇幅和清晰度,本文进行了编辑。
在地球上我不会开直升机,但在火星上我一直在开。
我是美国宇航局“匠心”直升机的首席飞行员,该直升机于2021年2月与“毅力”火星车一起降落在火星上。当时,我非常确定这架直升机最多只能飞行五次。如果我们能飞五次,我就太高兴了。
今天,我们已经飞了40次了。这完全是我不敢想象的事情。我几乎可以相信你告诉我的任何独创性,因为它一直在前进。
我爱我的工作。这有点不寻常,与在地球上驾驶飞机有点不同,部分原因是它太远了。
向火星发送信息大约需要5到20分钟。这意味着一切都在更慢的时间线上进行。执行一次飞行需要好几天。这不是实时的事情。你不是坐在那里,享受着什么,看着它。
也许这就像一种非常特殊的战略电子游戏。它是考虑所有的可能性,收集所有的信息,并做出非常谨慎的决定。因为当游戏结束时,游戏就结束了。
在火星上不可能找到坠毁的直升机。
当我不在火星时间的时候,我会醒来,吃一顿面包和奶酪的早餐,然后在上午9点左右去喷气推进实验室。
我不是早起的人。我要我的大杯星巴克咖啡。但是喷气推进实验室很棒。对于NASA中心来说,这是独一无二的,因为它非常紧凑。在某些方面更像大学校园。
我喜欢与同事面对面,进行高质量的对话,所以工作密度对我来说是一个加分项。在我的部门,我周围都是从事其他火星任务和一些轨道飞行器工作的人。
在2013年进入喷气推进实验室之前,我开始做了很多学术工作——并不是有意为之。这只是一个偶然的机会,然后我们就开始做直升机了。
我从一开始就在那里,当我们第一次有了在火星上驾驶直升机的想法时。鲍勃·巴拉拉姆提出了这个概念。
然后鲍勃开始构思《匠心》。当时我和他一起工作,想从太空中捕获一颗小行星并将其带回地球。我猜他在我身上看到了一些东西,让我领导直升飞机的飞行控制。我很高兴他赌了一把。
“毅力”号把“匠心”号送到火星表面后,我们的日程排得很紧。我们有30天的时间来完成我们最多5次飞行的任务。
当时我们按照火星时间表工作,每天移动40分钟,使我们的工作时间与火星上的日照时间保持一致。当匠心在阳光下时,我们必须工作。
在第一次飞行的那天,我们在白天向上连接飞行计划,然后在下午尝试睡几个小时。我根本没睡。然后我半夜起床去工作,从匠心公司拿到了第一批数据。
我在凌晨1点左右到达JPL,和其他团队领导一起坐在操作室里。
我们都在发抖。我们走了这么远,可能一会儿就会出问题。
然后我们看到的图和图像看起来很像我们在模拟中做了四年的飞行。现在我们第一次在现实生活中看到它。我松了一口气。
然后,我们试图收集尽可能多的数据,为新闻发布会和总统的电话会议做准备。那是一段很长的时间。这一切都很令人兴奋。
航班现在看起来更普通了。
我的团队,我们在地球上做重大决定。不管我们处在什么情况下,我们都会考虑。天气怎么样?我们所在的地方和我们要去的地方地形怎么样?有没有可以降落的地方?这架飞机的性能如何?我们能以一定的速度爬升吗?从点A到点B需要多少能量?等等。
这是起点。然后我们就可以开始计划飞行的具体细节了。基本上,直升机的每一个动作,都是我们在地球上设计的。
然后我们有相当复杂的软件,可以让我们在模拟中进行试验。我们可以看到直升机飞过的地形是它将要飞过的真实火星地形的复制品,我们寻找问题。我们不想飞过陨石坑,因为这可能会影响导航。所以我们可能得规划一条路径。
我们用几天、几周的时间来做这个计划。
一旦我们有了满意的路径,我们就把它放入一个小代码片段中,精确地编码我们希望匠心如何飞行。然后我们把它辐射出去,我们所能做的就是坐着等待它发生,然后取回数据。
在这一点上,匠心的工作是做出一些小决定来实现这一目标。它知道我们要它做什么。当它开始飞行时,每秒500次,它会重新评估:我在哪里?我应该在哪里?它不断地做这些微小的调整以保持在这条路径上。
当然,我工作的一部分就是观察之后的情况。通常一天左右,我们就能从直升机上得到数据。这永远是关键时刻。这是我们评估飞行成功与否的时候。我们学到了很多。有时我们会为下次航班做调整。
我从没想过要在火星直升机上找到一份职业。我对火星都不怎么感兴趣。这个行业里的很多人从小就梦想着太空。我不是那种人。有时候,这就是生活带你去的地方。
不过,如果你说的是我这样的工作,我认为很明显你必须有一些兴趣。
对我来说,最重要的事情之一是能够将理论知识与实际技能结合起来,特别是在软件开发方面。这是一个非常强大的组合,因为这意味着你可以做数学,而不是试图说服别人去做你的想法,你可以通过软件来构建一些东西。
很多人擅长理论,但没有实际行动。反之亦然。
所以这就是我的建议:两者都要尝试。
进入喷气推进实验室的一个好方法就是实习。我们在夏天有很多实习机会。这是一种了解我们在做什么,需求是什么,并与人们建立联系的方式。
匠心号的任务可能以几种方式结束。其一,当然是崩溃。它可能只是落在一块岩石上,就这样。
它也有可能以不那么引人注目的方式停止工作。也许某天早上它没有醒来,因为焊点坏了。
任务结束时我的感受很难说。我不认为直升机是有个性的存在,或者类似的东西。但这是我做了很长时间的事情,所以我肯定会有一些情绪。
尽管独创性结束了,我的工作也不会消失。我还是直升机的总工程师,这些直升机将在大约十年后前往火星,收集毅力号火星车储存在那里的样本,并将它们带回地球。
作为这些回收直升机的总工程师,我试着戴着一个大帽子,把项目看作一个系统,并试着确保子系统级别的人以协调的方式做正确的事情。有很多会议和与人交谈,而不是像我在Ingenuity那样写代码。
我们还在新直升机的早期设计阶段。现在的基本设计看起来就像有轮子和手臂的匠心。但是还有很多很多的工作要做。这是下一个大事件。