Кретање свемирским бродом небесима упоређено је с пловидбом бродом на отвореном мору или управљањем возилом на дугом, крос путовању. Аналогије су неопходне, јер се навигација свемирским бродовима врши релативно малим узорковањем људске расе, а посао обично укључује обављање ствари које никада раније нису радиле. Они од нас који имају проблема са смислом мапе пута овде на Земљи држе од страха пред тим небеским навигаторима.
Буквално ово је ракетна наука.
Најједноставније речено, навигација свемирске летјелице подразумијева одређивање гдје се свемирска летјелица одржава и креће према жељеном одредишту. Али то није тако лако као што је само прелазак из тачке А (Земље) у тачку Б (планету или друго тело у нашем Сунчевом систему). То нису фиксне позиције у простору. Навигатори се морају суочити са изазовима израчунавања тачних брзина и оријентација ротирајуће Земље, ротирајућег циљног одредишта, као и покретне свемирске летелице, док сви истовремено путују у својим орбитама око Сунца.
Цхрис Поттс, који је помогао да води навигацијске тимове за Марс Екплоратион Роверс (МЕР), упоредио је циљне захтеве за слетање ровера Спирит унутар одређеног кратера на Марсу да би могао пуцати кошарку кроз обруч удаљен 9000 миља. "Не само да морате савршено да направите ударац без да лопта додирује обод, већ и тајминг мора бити савршен, тако да снимак правите онако како звучи зујалица", рекао је.
Кен Виллиамс био је шеф навигационог тима за повратак нетакнутих узорака комете на Земљу. За успешан поновни улазак и слетање на прецизну локацију у Јути, навигациони тим је морао да усмери улазак капсуле за повратак у одређену тачку Земљине атмосфере, у року од осам стотина ступњева, подвиг који је упоређен са ударом у око игле за шивење са комадом нити из цијеле собе.
Навигација је од суштинске важности за сваку роботску мисију, и док успех мисије зависи од успеха тима за навигацију, навигатори обично нису у центру пажње, седећи на позорници за конференцију за штампу. Обично је резервисано за научнике и дизајнере мисије. Навигатори, наизглед, раде иза кулиса, састављајући ровове у релативној анонимности.
Али имао сам прилику да разговарам са неколико навигатора свемирске летјелице, научим више о њиховом послу и откријем урођене особине оних који нашу свемирску летјелицу усмјеравају у друга мјеста.
Неил Моттингер био је део бројних мисија од када је почео да ради у Лабораторији за млазни погон 1967. Помагао је у неким раним лунарним и планетарним мисијама и развио неки софтвер који навигатори и данас користе.
Послушајте мој интервју са Моттингером у подвисту 365 дана астрономије, 21. августа.
Постоји неколико различитих под-дисциплина за навигацију свемирским бродовима, а једна од Моттингерових специјалности је одређивање орбите. „Одређивање орбите је знати где је свемирска летелица и где иде“, рекао је Моттингер, који тренутно ради на мисији Марс Рецоннаиссанце Орбитер (МРО) и надолазећој мисији ЛЦРОСС (Лунар Цратер Обсерватион анд Сенсинг Сателлите) на месец. „Почиње са предвиђањем путање на којој ће свемирски брод бити одмах након лансирања тако да Дееп Спаце Нетворк (ДСН) зна где треба да усмери њихову антену и на којој фреквенцији очекује сигнал.“ ДСН се састоји од мреже изузетно осетљивих дубоком свемирских антена на три локације: Голдстоне, Цалифорниа; Мадрид, Шпанија; и Цанберра, Аустралија. Стратешки положај од приближно 120 степени на Земљиној површини омогућава константно посматрање свемирских летелица док се Земља окреће.
Пошто нема ГПС-а у свемиру, навигатори обрађују радиометријске податке за праћење примљене од ДСН-а како би одредили положај и брзину свемирске летјелице. Такође користе оптичке податке, при чему свемирска летелица снима звездану позадину како би побољшала путању свемирске летјелице.
Моттингер је дуги низ година сарађивао са групом која је пружала подршку за навигацију за лансирање преко 100 свемирских летелица. "Никада се нисам везао за ниједну мисију, пошто смо одмах након лансирања прешли на следећу мисију", рекао је Моттингер. Али сада остаје дуже са мисијама и већ три године је са мисијом МРО-а. Моттингер је одушевљен научним подацима које је ова мисија вратила. „Морамо пружити тачна предвиђања где ће се свемирска летелица налазити. Тада инжењери знају како да оријентишу свемирске летелице како би научници могли да врше своја запажања “, рекао је. „Ако радимо свој посао, научници могу да виде клизиште на Марсу или да погледају специфична подручја на планети. Ако су наша предвиђања погрешна, камере су усмерене у погрешном смеру. Навигација је саставни део целог процеса осигурања успеха мисије. "
Моттингер је рекао да обично не мисли на навигаторе као на научнике, већ само на начин да научници постигну резултате. Међутим, понекад научни нус-производи потичу из навигације. Најпознатија примера била је мисија Воиагер када је навигаторка Линда Морабито открила вулкан на Јупитеровом месецу Ио од гледања оптичких слика за навигацију. У мисијама Лунар Орбитер-а, навигатори су схватили да се испод месечеве површине налазе велике концентрације масе (које се данас зову масконе) које убрзавају свемирске летелице у орбити.
Уз то, наука која се користи у навигацији се током година драматично побољшала. "Када погледате врсте ствари које нисмо разумели када сам први пут почео против онога што сада знамо, то је претерано", рекао је Моттингер. На пример, навигатори сада могу да креирају веома прецизне моделе соларног притиска - како честице сунчеве светлости гурају против свемирског брода и мењају његову путању - што укључује не само како се сунчева светлост одбија од различитих површина свемирског брода, већ и поновно зрачење апсорбоване енергије. од соларних панела и зрачи на стражњу страну.
Поред тога што су ефемериди, таблице које навигатори користе за добијање положаја астрономских објеката такође побољшане у тачности током година. "Ђаво је у детаљима", рекао је Моттингер. "Навигација постаје невероватно прецизна игра."
Као и многи који раде у ЈПЛ-у, Моттингер ужива у разговорима са школама или групама заједница како би подијелио узбуђење и недавна открића истраживања свемира. „Важно је бити вани и рећи нашу поруку како бисмо људе узбуђивали у ономе што радимо“, рекао је. "И јавност има право да буде узбуђена, јер плаћа рачун."
Пре неколико година Моттингер се вратио у родни град Освего, у држави Илиноис, како би разговарао са студентима о свом послу као навигатора. Седео је у учионици млади Цхрис Поттс, који је одлучио да је навигација свемирским бродовима каријера коју жели да настави. Поттс, који је у ЈПЛ-у од 1984., био је заменик шефа навигационог тима за МЕР и сада сарађује са мисијом "Давн" која путује у орбиту два астероида, Церес и Веста.
Посебност Поттса је контрола путање лета. Ово укључује активирање погонског система да би се променила брзина или путања свемирске летјелице, позната и као Маневри корекције путање (ТЦМ). "То укључује разумевање контролних способности свемирске летјелице и одређивање било каквих ограничења", рекао је Поттс. „Одређујете када ћете палити погонски систем, колико често и циљ сваког маневра. Такође морате проценити захтеве за испоруком како бисте били сигурни да ћете, на пример, слетјети у неки кратер на Марсу и на путу смањити ризик. "
Дизајнерски аспект је Поттсов омиљени део посла. „Покушавате да развијете стратегију која ће све комаде саставити“, рекао је. „Морате разговарати са научницима мисије и разумети који су њихови захтеви, а затим знати шта свемирски брод може да уради. Као да људи који имају стари аутомобил и тако су дуго око њега, знају како да максимално искористе то возило. Искоришћавање онога што свемирска летелица добро ради и радећи око својих ограничења почива на дизајну стратегије која ће све то објединити да би могла да делује. "
Велики део Поттсова рада укључује симулације и тестирање. „Видимо како се свемирска летелица понаша, и испробавамо различите стратегије како би је побољшали за нашу ситуацију“, рекао је. „Одељак за навигацију садржи читав„ алатни пакет “софтвера који смо у могућности да користимо.“
Свемирска летелица Давн користи јонски мотор и ово је први пут да Поттс ради са системом ниског потиска. "То је сасвим другачија мисија", рекао је. „Питања су мало другачија од осталих мисија, јер је потисак тако ефикасан. Једна од ствари која вас брине је недовољно времена да извршите исправке које су потребне. Иако је потисак низак, током времена ствара се прилично брза промена и увек дизајнирате путање и мењате команде како бисте били сигурни да јонски мотор пуца у правом смеру. Ако на путу постоји било која грешка свемирске летелице или штуцање, мораћете да се помичите и неки будући догађаји ће можда морати да се померате. " Зоре ће стићи у Весту 2011. године.
Поттс ужива у узбуђењу свих различитих мисија ЈПЛ-а. "Заиста волим радити овде са изузетно интелигентним и талентованим људима и дефинитивно можете осетити страст према послу који обављају", рекао је. „Понекад то може бити застрашујуће, али схватате да свако има свој талент да понуди и сви вам помажу да овде дате све од себе. Морамо да радимо разне занимљиве радове, и то је веома изазовно. Ни два дана нису иста. "
Једна од награда његовог посла, рекао је Поттс, примећује да плод његовог рада долази до изражаја у научним открићима. „Повратак узорка Стардуст веома је корисно гледати како капсула слети тамо где је требало да се деси у Јути“, рекао је. "И да бисте видели како научници примају те податке и почели да врше своја испитивања, осећате колико су одушевљени и узбуђени да коначно почну да раде на својим животним амбицијама."
Недавно су научници Стардуста објавили да су у узорку свемирске летелице враћене на Земљу пронашли аминокиселину, једну од грађевних блокова живота.
Поттс и Моттингер обојица су радили на мисији Стардуст под вођством Кена Вилијамса. Виллиамс је радио у ЈПЛ неколико година, али тренутно је запослен у КинетКс-у, приватној инжењерској фирми специјализованој за ваздухопловну технологију и развој софтвера. Тренутно КинетКс пружа навигацијску подршку за мисију Нев Хоризонс у Плутону, као и за мисију МЕССЕНГЕР (геохемија и домет) МЕССЕНГЕР у Меркуру, а Виллиамс је шеф МЕССЕНГЕР-овог навигацијског тима. За разлику од Моттингера и Поттса, Виллиамс није увијек био укључен у свемирске мисије, а његова каријера у навигацији развијала се из позадине физике. Радио је у Лабораторији за примењену физику на Универзитету Јохнс Хопкинс пре него што је 1994. године дошао на посао у ЈПЛ.
Вилијамов омиљени део навигације је проналажење и решавање занимљивих техничких проблема. "То је оно што ме занима", рекао је. „МЕССЕНГЕР сигурно има низ таквих. Летјели смо Земљом једном, Венером два пута и Меркуром два пута. Мораћемо да летимо Меркуром још једном, пре него што коначно кренемо у орбиту на четвртом сусрету. Проналажење путање која све те ствари успјешно обавља је врло занимљив технички проблем у који се врло радо укључим. Морамо узети у обзир и све врсте ограничења, попут држања свемирске летелице подаље од сунца како компоненте не би биле прегрејане. "
Као шеф навигацијског тима, Виллиамс координира све поддисциплине одређивања орбите, контроле путање лета и оптичке навигације, заједно са потребама научника мисије у погледу посматрања када наиђу на планету или комету.
И Виллиамс ужива у одушевљењу што је у жару акције у важним свемирским мисијама. "Претпостављам да је то као да сте у борби, или у кошарци или фудбалу," рекао је. „Осећате узбуђење када се дешавају догађаји и реагујете на појаве аномалије или изненађења. А кад је све завршено, осећате се огромно задовољство. "
Његова искуства са Стардустовим повратком на Земљу истичу се као врхунац. "Координирање свих тих напора и успешно спуштање свемирске летјелице било је вјероватно јединствено најсретније искуство за све вријеме док сам био у ЈПЛ", рекао је. „На скоро свакој мисији на којој сам радио био је тренутак када имате осећај еуфорије око тога да свемирски брод буде на правом месту у право време. То је добар осећај. "
Иако је одлазак из ЈПЛ-а била тешка одлука, Виллиамс ужива у својим искуствима у приватној компанији. "Било би лако остати у ЈПЛ-у и бити оно што они називају" сива брада "у смислу искуства, али након Стардуста, свидио ми се изазов предводити навигацијски тим и расти у техничким областима", рекао је. „Мислио сам да ће бити боља прилика да то учиним са малим тимом у малој компанији, и мислио сам да је КинетКс добро место за то.“
Сасвим супротно „сивој бради“ је навигаторка Емили Гист. У ЈПЛ је била 4 године и део је навигационог тима за мисију Цассини у Сатурну. Као и Поттс, она ради у контроли стазе лета, помажући планирање путање и процену будућег положаја свемирске летелице, као и за контролу исправки потребних за постизање циљева мисије.
Има велико задовољство знајући да помаже у олакшању истраживања. "Сатурнски систем је лепши него што је већина замислила и разноврснији него што је претходно познато", рекла је она. „Информације које је пружио Цассини просветлили су нас све. Тачније волим колико учим сваког дана на ЈПЛ-у и радим на Мисији Цассини. "
Као део „нове генерације“ навигатора, Гист ужива у изазовном окружењу које ЈПЛ пружа. „Имали смо тест оперативне спремности на Цассинију где је тим тестиран да видимо како ћемо реаговати на квар или грешку свемирске летелице у оперативном окружењу“, рекла је она. „Старији инжењери се нису играли, тако да је новија генерација морала то да схвати сама и урадили смо одличан посао. Поносио сам се свим људима са којима радим. Они су заиста талентовани људи. "
Гист је рекла да пол никада није био проблем у њеном послу као навигатора. „ЈПЛ има дивно разноврсно особље, а иако нема баш много женских навигатора, према нама се не поступа другачије“, рекла је она. „Прилично сам пристрана, али мислим да оно што нам недостаје у количини надокнађујемо у квалитету. Радим са невероватним женама. "
„Поред тога, имам срећу да живим у времену и друштву у којем, без обзира на пол, могу да пронађу оно што желе и раде по најбољим могућностима. Волим да будем инжењер и оно што покушавам да дам младим женама је да могу да воле све што желе, па макар то била математика и наука, без страха да је то мање женски посао. "
Најтеже питање на које би сви навигатори могли одговорити било је имају ли најмање омиљени дио посла. Они су навели уобичајене проблеме са било којим послом: недовољно времена и превише папирологије. А стрес долази са послом. "Рокови, посебно радни у ЈПЛ-у, врло су реални", рекао је Поттс. „Ако нисте спремни за критични догађај у мисији, обично немате другу шансу. Пуно се вози како би свој посао правилно обавио. "
Али сви навигатори су нагласили важност тимског аспекта у свом послу. "Тражите инхерентни квалитет тима", рекао је Моттингер. „Имао сам пројектног менаџера који је рекао да тим хвата грешке једни друге и читава је већа од зброја делова. Све је урађено у духу другарства, а не постоји глупо питање. "
Али тражење појединачних рефлектора изгледа да није у саставу навигатора.
"Било ми је угодније радити иза кулиса него радити интервју", рекао је Поттс. „Када знам да сам обавио свој посао и допринео успеху мисије, то је довољно за мене.“
"Ја сам у реду с тим да мој рад стоји иза кулиса", додао је Гист. „Међутим, кад узмем у обзир посао који су инжењери пре мене и око мене урадили, понекад осећам да би требали добити више признања.“
Виллиамс сматра да би генерално и само поље навигације требало да добије више признања. „Мислим да научници и људи који раде искључиво хардверске системе потцењују тежину онога што навигација мора да уради“, рекао је. „Било би лепо када бисмо добили више признања од стране својих вршњака управо са становишта да можемо утицати на то како се мисије планирају и започну са тим тако да се питања навигације могу решавати пре лансирања, а не само да нам преостају да се бавимо лансирање. Осећам се снажније од било ког признавања сопствених достигнућа. "
Виллиамс је рекао да је оно што навигатори раде више облик умјетности. „Не може се свести на низ алгоритама који се могу сместити у систем летења, на пример, снага или погон. То је стално рафинирање. "
И сметају ли навигатори понекад дугим и необичним сатима које њихов посао тражи? "Не", рекао је Моттингер, "не бих то продао ни за шта. Не постоји ништа друго попут тога. "
