好奇号之后，NASA 要用三次任务把火星土壤带回地球

「下一步是什么？接下来，NASA 的好奇心会把我们带去哪里？」

成就了好奇号「恐怖七分钟」的 Adam Steltzner 在 BMW · 极客公园 Rebuild 2019 科技商业峰会的舞台上说道，「要想真正了解火星，我们需要把火星的土壤样本带回地球。」

NASA 2020 年火星探测项目的终极目的就是将火星的土壤样本带回地球，但一个项目还远远不够。从第一台火星车启程离开地球，到样本随火箭降落在地球上并完成回收，横跨三次火星探索项目，大约需要近十年的时间才能完成。等到样本登陆地球，乐观估计，也是 2030 年以后的事了。

但时下的每一天，我们都距离那个终极目标更进一步。

结束成都的行程后，Steltzner 马上就要赶回美国加州的喷气推进实验室总部，监督火星探测车的采样系统完成最后的测试。他落地成都只有 45 小时，往返加州却需要 30 小时。他此前估算在他出发来中国成都之前，采样系统的测试应该早已完成，但「计划总会延迟，不论你怎样计划好一切，我参与过六次探测项目，每一次都会比计划延迟。」

因为外星探索容不得半点差错，数以千计的科学家和工程师们日以继夜地工作，只为了将一台汽车大小的设备送上另外一颗行星。

这台基于好奇号打造的探测车，即将于明年夏天出发前往火星。因为好奇号的「恐怖七分钟」而「一战成名」的 Steltzner 担任这一任务的首席工程师。

好奇号的成功着陆给他带来了数不清的荣誉，但对他而言这仍是一个需要消化的事实。现在他还会常常惊叹 NASA 批准「天空起重机」（Sky Crane）着陆方案的不可思议。他也会常常想起好奇号迫近火星的那几天自己的昼夜难眠。

「别人睡不着觉的时候数羊，我睡不着的时候在数可能会导致失败的问题。」

这就是太空探索，失败的恐惧总是萦绕耳边，严谨是远远不够的，有时候你需要冒险，需要勇气，用疯狂的方案，完成不可思议的成就。

以下是 NASA 好奇号火星车首席机械工程师 Adam Steltzner 在 BMW · 极客公园 Rebuild 2019 科技商业峰会上的演讲，经极客公园编辑整理：

极客公园的朋友们，早上好。

这是一段登陆火星时拍摄的视频，也是一段拍摄非常困难的视频。拍摄这段视频时，摄像头放置在地外最大的探测器上，它叫好奇号。拍摄地点在距离火星表面 2.5 英里的高空，摄像头挂在探测器上，在巨大的超音速降落伞下面。

好奇号的名字起得特别好，好奇就像火花，探索火星就是点燃火花，探索让我们进入了新的目的地和领域，进入了新的空间，有了新的发现，进行了新的独立思考。探索能带我们去到遥远的地方。

我个人的好奇之旅没有从火星开始，而是从旧金山湾区的金门大桥开始，我在那里长大。

这张图片很有意思，大家可以看到夜空中有一个猎户座的星座。我当时还很年轻，读书成绩不好，21 岁的时候，在旧金山湾区玩摇滚，希望以后成为玩摇滚的音乐家，所以当时没有念特别好的学校。

有一天，表演结束后我回家，发现猎户座的位置跟我去表演路上看到的位置不一样了。当时我还不知道它叫猎户座。因为当时没有好好读书，所以对自转公转不了解。当时我觉得这个事情很有意思，我就在想为什么猎户座晚上会改变位置呢？我的好奇心没有终止于此。因此，我去读了当地的社区大学，去学习为什么星座会发生这样的移动。我想要去了解我们的宇宙，想知道星座为什么会移动，想知道我们怎么才能够在地球上去打造一些东西，去进入太空。

这种好奇改变了我的一生。如果当年的 Adam 知道现在的 Adam 在做什么工作，他的脑袋肯定要爆炸。我们有时候真的是不知道好奇心会把我们带到什么地方去，这是一个非常有意思的探索。

我们来讲讲火星。很长时间我们都对火星不了解，没有工具的时候，我们望着星空，看到某个星星稍微亮一点、红一点。当我们第一次有原始的望远镜之后，我们看到了生命，我们看到了道路和运河，我们看到了文明的迹象。之后我们有了更好的望远镜，我们也意识到这些都是火星表面的一些自然外观，但是我们从来没有停止思考，也许火星上曾经有过生命，这是一个非常深奥的问题，在宇宙中我们到底是不是唯一的生命呢？在太阳系中是不是唯一的生命呢？我们周围的星球上会不会也存在生命呢？

NASA（美国宇航局）发射了火星探测器，希望能够去解答这个问题——火星上曾经是否存在过生命。

这是不同的火星车原型机，97 年的时候，NASA 发射了简单原始的微波炉大小的航天器——探路者号。这个航天器对于火星探索很重要，相较于之前的海盗号（也是维京号），它的费用只有 1/10。

在这之后，探索没有停止，我们做了很多探索。火星和地球是怎样运转的，我们认为几乎每 26 个月有一次探索的机会，NASA 说我们差不多打算 26 个月去一次，当然我们知道索杰纳号和下一次任务的间隙就超过 26 个月，因为当时过程中也出现了一些问题。如果我们要做的事情挑战非常高，有时候真的会出现状况，这不是坏事情，我觉得这样的失败并没有什么可怕的，可以让我们知道我们能力的边界到底在哪里，我们每次在悬崖边上的时候都会重新去积累力量进行下一次探索。

2004 年，我们发射了两台航天器，这次探索告诉我们在火星表面曾经有过液态水，有了液态水就有生命，这样的发现非常重要。但是水的一些重要性质我们并不了解，比如说它的酸度、碱度，当时只是知道火星上曾经有过液态水，可以承载生命。

之后就有了重达 900 公斤、装满了各种装备的特大探测器——好奇号，仍然是去解答火星是不是存在过生命的问题。怎么把它运送到火星上去，就成了我们的工作。但是很难，这个火星探测器特别大，怎么把它安全的放置在火星的表面，这是一个巨大的挑战。把面包箱大一点，比房子小一点的东西放到火星上去的话，要求我们做好进入、下降和着陆三个步骤。探测器从地球到火星上一开始的速度非常快，差不多每小时达到 1 万英里，当时我们大概是 1.3 万英里/时，它特别快，它的动能可能会造成航天器的溶解和气化，所以我们做了一个保护壳。壳子采用特殊的材料，可以很好地阻挡热能，然后我们会慢慢进行降速，进入火星表面，从原来的 1 万英里/时降到 1 千英里/时，但是还不够，我们得打开超音速降速伞，当时这是最大的超音速降落伞，差不多这个会场的直径大小。降落伞提供 12G 的降速，把速度从 1 千英里/时降到 100 英里/时，但还不够慢，所以我们需要通过火箭进行进一步的降速。大家可以看到任何的成功登陆都经历上述三个阶段，不管我们的设计的火箭多好，传感器多好，都需要考虑到另外一种速度——空气速度，好奇号当时的速度大概是 1.5 英里/时，我们知道它的动能非常非常小，但是这个最后一块的工程设计难度非常大。

我们降落的地点在这儿——盖尔陨石坑，这个降落地点是非常有难度的。位于火星赤道表面，直径大约 2 千公里，陨石坑的下火山，大概会有 500 米高。NASA 要求我们好奇号降落到岩石和顶尖当中的部分，这样的工作每天晚上都让我睡不好觉。每天晚上 2 点半我都醒过来思考。我会把我们特别担心的问题一个个想一遍，团队的问题想一遍，我会慢慢一个问题一个问题梳理，降速伞有了，火箭有了，随着思考进入睡眠状态。有的人数着羊睡觉，我是一边想着怎么在火星上失败一边睡着。

到了接地部分，我们进入了 dark room（思维暗室），我们不知道降落的问题怎么解决。如果我们想要做一件全新的事情，做完全不一样的事情，有的时候我们会发现自己会进入 dark room。

我们尝试了很多努力，一开始是气囊接地，这是之前探测器使用过的索杰纳号着陆方式。但是好奇号因为有 900 公斤重，我们没有任何纤维有 900 公斤的支撑力。我们也想到了托盘式的机械臂设计，比如维京号就是通过机械臂着陆的，但是 97 年到 04 年，关于机械臂出现了一些问题。我们知道机械臂有时候特别容易倾覆，尤其是在一些不平的表面，而且上面还有 900 公斤重的火星车，所以特别容易倾覆。我们希望解决稳定性的问题。我们希望把机器的腿打开，或者增加机械臂的数量，或者能够通过底部（腹部）进行着陆。但是燃油舱是在底部的，是特别容易爆炸的燃料。所以我们对燃油舱的部分进行了保护，全部保护以后也没有办法发射，因为太重了。

2003 年秋天，我们所有人集思广益，希望用创新的方式解决这个问题，看看我们怎么能够一起走出这个 dark room。当时我们提出了替代方案，我们称它为天空起重机（sky crane）。

当我离开 dark room 时，我收获了两件事。

有的时候一些新的想法会让大家觉得你特别疯癫。当时提出这个新想法的时候，我觉得大家都开始不相信我讲的话了。后来我说，优秀的成果和愚蠢的东西，可能在一开始很难区分。什么意思呢？如果一个东西很特别，可能我们没有办法理解，所以会让人产生「这个东西很疯狂」的错觉。我认同这种看法，但又有什么意义呢？因为「疯狂」是疯狂事情的本质，它不会因为个人认知的差异而变得不同。

我们知道真理和疯狂两者是泾渭分明的，但我们的团队却是二者兼具的。因为在地球上没有办法进行实地测试，我们不知道在火星上的成功率有多大。我们可以分析，实际上我们也做了分析，在纸上进行了大量的分析，同时也进行了超过 800 万次的计算机模拟，之后才开始考虑如何发射飞船。如果大家对计算机模拟有了解的话，它其实是没有办法解决因人类思考疏忽造成的问题。如果我们建立了一个飞船登陆的模型，却忘记添加定义这个模型的重要参数，那么计算机是不会告诉你的。你可能获得的模拟结果跟预先考虑的实际场景的结果完全不一样。所以我们当时要求整个团队必须紧绷神经，一起来回答这个问题：我们是不是进行了充分的准备工作，我们做的是否是费力愚蠢的事情。我们来看一段视频。

（视频）

那是一个特别的夜晚。我们的确成功了。好奇号把人类的希望带到了太阳系新的区域，从此人类的脚步也迈出了新探索的一步，进入了全新独立思考的空间。它就是我们的好奇号，它还在火星上持续进行着好奇的探索。

那么 NASA（美国宇航局）接下来要做什么呢？NASA 的好奇心又会把我们再带到什么地方？科学家告诉我们，如果要真正了解火星，必须要把火星的样本带回地球上，而这是一个非常非常困难的工作，但这项工作却是 NASA 要做的事情。我们需要陆续完成多个事情后才能够把火星样本带回来。首先就是 NASA 的「火星 2020 项目」，我是这个项目的首席工程师，我们再来看一段视频。

（视频）

这个探测器和好奇号差不多大小，但是它却可以进行采样的工作。它还配备了一台直升机，这个直升机是我们的技术优势。证明这种直升机技术在火星上同样是能够发挥作用的，也会帮助我们今后能够进行更多、更远的太空探索。结合上面提到的采样和直升机技术，我们可以进行更伟大的探索和尝试，当然我们也做了很多的测试，这些测试告诉我们这些技术的可行性，而在 2020 年，就是 14 个月后，NASA 计划将这个航天器发射到火星上。所以如果我们把所有工作都做好、做对，我们会再次成功回到火星。

好奇号改变了我，甚至改变了我整个人生的轨迹。通过航天器的研发，我们保持了人类本身的好奇心，而因为这种好奇心使我们具备了更高的创新能力，我们的解决方案变得更成功更有竞争力，甚至对未来产生了深远影响。所以我也想请大家问问自己，你们的好奇心，会把你带去哪里？

非常感谢各位的收听。

演讲内容整理：沈知涵、于本一

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