Afbeelding tegoed: NASA / JPL
Hier was ik: 26 jaar oud, ik had nog nooit aan een vluchtproject gewerkt en alle ogen waren op mij gericht. Elke keer dat ik langs het projectbureau van Pathfinder liep, sloeg Tony Spear, de projectmanager, zijn arm om me heen en kondigde aan: 'Hé iedereen, de hele missie rijdt hier op deze man.'
Het was onze taak om airbags te ontwerpen en te bouwen voor de landing van Pathfinder op Mars, een benadering die nog nooit bij een missie was gebruikt. Airbags lijken misschien een eenvoudig, low-tech product, maar het was een openbaring om te ontdekken hoe weinig we van ze wisten. We wisten dat de enige manier om erachter te komen wat we moesten leren, was om prototypes te bouwen en ze te testen. We wisten gewoon niet hoe onwetend we zouden zijn.
Airbags leken voor veel mensen een gek idee. Niemand heeft dat ooit gezegd, let wel, maar er leek een wijdverbreid gevoel te zijn dat de airbags niet zouden werken. "We laten jullie gaan en voor de gek houden totdat je plat op je gezicht valt." Dat was het onuitgesproken bericht dat ik dag na dag ontving.
De grootste angst van iedereen bij het gebruik van deze gigantische airbags was dat de lander begraven zou worden in een oceaan van stof wanneer de airbags zouden leeglopen. Ik begon de zoektocht naar een oplossing door schaalmodellen van de airbags en de lander te bouwen en ik speelde een paar maanden met hen in mijn kantoor.
Ik bouwde de modellen uit karton en plastic en plakte ze vast met verpakkingstape die ik van de ijzerhandel en het lint van de stoffenwinkel had gekregen. Ik gebruikte een kleine vlotterpomp die ik thuis had om mijn modelairbags op te pompen. Keer op keer vulde ik de miniatuurairbags en liet ze vervolgens leeglopen, kijkend naar wat er gebeurde.
Ik hield me voor de gek met een tiental of meer benaderingen voordat ik eindelijk iets bedacht waarvan ik dacht dat het werkte. Langzaam maar zeker kwam ik op het idee om koorden te gebruiken die zigzaggen door riemlussen in de airbags. Trek de koorden op een bepaalde manier en de koorden zouden alle stof naar binnen trekken en bevatten. Wacht met het openen van de lander totdat alle airbags zijn ingetrokken en de stof er netjes onder ligt.
Testen op een andere schaal
Nadat we grootschalige modellen hadden gebouwd om valtests uit te voeren, begonnen we met eenvoudige verticale vallen, eerst op 30 voet en vervolgens tot 70 voet. De tassen presteerden goed, hoewel de manier waarop ze stuiterden als een gigantische bal interessant was om te observeren. Mensen begonnen te beseffen dat het concept misschien redelijk redelijk was. Maar we hadden nog steeds onze twijfelaars. Zelfs nadat we de mechanica hadden uitgezocht voor de airbags, bleef er een grote vraag: hoe zit het met het rotsachtige Mars-terrein?
Toen we op Mars landden, moesten we accepteren wat moeder natuur ons gaf. De Pathfinder zou geen landingsbaan hebben. Om de omstandigheden op Mars te simuleren, hebben we grote lavastenen meegenomen ter grootte van een klein bureau. Het waren echte lavastenen die onze geologen waren uitgegaan en hadden uitgekozen; als je zou proberen een van hen aan te pakken, zou je je handen in stukken snijden.
Hoe meer landschapssimulaties we hebben getest, hoe meer we de airbags gingen verscheuren. Het zag er niet goed uit. Nogmaals, we realiseerden ons dat dit een gebied was dat we gewoon niet begrepen. De uitdaging was om de blaaslaag, in wezen de binnenband van het airbagsysteem, met zo min mogelijk stof te beschermen, omdat het project het zich niet kon veroorloven om alleen massa naar het probleem te gooien. We hebben materiaal na materiaal geprobeerd, zware Kevlars en Vectrans, waaronder ze in tientallen verschillende configuraties op de buitenkant van de airbag.
Uiteindelijk wisten we dat we gewoon meer en meer materiaal konden opgooien en een redelijk werkend airbagsysteem konden bedenken, maar het gewicht van die oplossing zou ten koste zijn gegaan van iets anders dat een ander onderdeel van Pathfinder zou moeten opofferen. We gingen echter niet naar Mars om daar te landen en een paar foto's te maken. We wilden daarheen gaan en wetenschap doen en we hadden instrumenten nodig om die wetenschap te doen. Er was dus veel motivatie om met het airbagsysteem met de laagste massa en de beste prestaties te komen.
5, 4, 3, 2, 1
Elke test werd als een ritueel, omdat het acht tot tien uur duurde om het systeem voor te bereiden, inclusief het transporteren van de airbags naar de vacuümkamer, alle instrumenten bekabeld krijgen, de airbags naar de bovenkant van de kamer tillen en ervoor zorgen dat alle de rotsen waren op de juiste plaats en maakten de netten gereed.
De vacuümkamer waar we de valtests deden, gebruikte zoveel stroom dat we alleen midden in de nacht konden testen. Nadat de deuren van de vacuümkamer waren gesloten, duurde het drie of vier uur om de kamer naar beneden te pompen. Op dat moment pauzeerde iedereen voor het avondeten of ging een tijdje ontspannen, voordat hij om middernacht terugkwam of wat het afgesproken uur ook was. Daarna hadden we nog eens 45 minuten om alle instrumenten te doorlopen, checklists te doorlopen en uiteindelijk het aftellen.
De laatste 30 seconden van het aftellen waren ondraaglijk. Al die anticipatie, en toen duurde de hele impact minder dan een seconde.
Toen we een valtest afmaakten, wisten we meteen of het een succes of een mislukking was. Brian Muirhead, de flight systems manager, stond er altijd op dat ik hem onmiddellijk bel, hoe laat het ook was. Om 4 uur 's nachts belde ik hem bij hem thuis en moest hem het nieuws geven:' Brian, we zijn voor een nieuwe test gezakt. '
Elke test werd gevolgd door een snelle druk om erachter te komen wat er fout ging, welke test er vervolgens moest worden uitgevoerd, hoe de zwaar beschadigde tassen moesten worden gerepareerd en hoe we de nieuwe "experimentele oplossing" die we bedachten tegelijkertijd konden opnemen. Als team hebben we een aanpak afgesproken, meestal in een norse, slaapgebrek stemming tijdens een vettig ontbijt in een lokaal restaurant. Vervolgens zouden de ILC Dover-mensen nieuwe patronen bedenken die moesten worden gegenereerd, evenals de gedetailleerde engineering om ervoor te zorgen dat de naden en steekontwerpen de testbelastingen aankonden. Onze held was ons hoofdriool, dat overigens de maanpakken van Neil Armstrong en Buz Aldren naaide. Ze werkte onder minder ideale omstandigheden terwijl we sliepen en onze soms ongebruikelijke ideeën omzetten in realiteit. Meestal waren we de volgende dag klaar om het helemaal opnieuw te doen.
Tony Spear en Brian begrepen de uitdagingen waarmee we werden geconfronteerd. Ze wisten dat we hier met een solide team aan werkten en ik hield ze altijd op de hoogte van de technische vooruitgang. Ze begrepen het altijd, maar dat wil niet zeggen dat ze altijd gelukkig waren.
Terug naar de tekentafel
We zeiden: "Ok, laten we beginnen met het maken van analyses, computermodellen van de airbags en de impact op de rotsen." Tegelijkertijd hebben we ons testprogramma uitgebreid om te begrijpen hoe we deze slijtlaag van de airbag kunnen optimaliseren.
Het bleek dat de tijd, het geld en de moeite die we hebben besteed aan computermodellen niet zijn vruchten afgeworpen. Hoewel we in 1993 en 1994 de meest geavanceerde programma's uitvoerden, hielpen de resultaten ons niet bij het ontwerpen van de slijtlaag. We moesten vertrouwen op onze prototypes.
Na tientallen valtests te hebben gedaan, naar de gegevens te hebben gekeken en te hebben onderzocht wat er gebeurde, begonnen we ons te realiseren dat een enkele laag zwaar materiaal niet de oplossing was. Meerdere lagen lichtgewicht materiaal kunnen sterker blijken te zijn.
We moesten beslissen over het uiteindelijke ontwerp van de slijtlaag om te voldoen aan onze geplande valtests voor kwalificatie. In termen van ruimtevaartuigen zou dit de laatste test zijn die u uitvoert om uw definitieve ontwerp te kwalificeren. Tegen de tijd dat je op dat punt aankomt, zou er geen enkele twijfel bestaan dat je een volledig functionerend systeem hebt dat aan alle missievereisten voldoet. Het moet een check-the-box-proces zijn dat het systeem klaar is om te vliegen. Het probleem was dat we op dat moment nog maar gedeeltelijk succes hadden; we hadden nog nooit dat A +, 100% cijfer gehad bij een van onze valtests.
Toen ik naar binnen vloog om die laatste valtest te bekijken, was mijn vliegtuig vertraagd. Een van mijn collega's van de testfaciliteit belde en vroeg me: 'Wil je dat we op je wachten?' Ik zei tegen hem: 'Nee, ga je gang.'
Toen ik bij de faciliteit aankwam, was de testploeg er niet. Ik ging de controlekamer in en kwam de man tegen die de videobanden verwerkt. "Dus wat gebeurde er?" Ik vroeg hem. 'Hebben jullie de test gedaan?' Hij wees naar een videorecorder en zei: 'De video staat erin. Ga je gang en druk op play. '
Dus ik klik op play. Omlaag komt de airbag in de video, het raakt het platform en explodeert catastrofaal. Mijn hart zonk. We zouden het niet redden. Maar toen realiseerde ik me dat er iets vreemds bekends was aan de video die ik zojuist had bekeken. In een oogwenk kwam het bij me op; ze hadden de videoband van onze ergste valtest gemaakt. De grap kon maar één ding betekenen: we hadden een succesvolle valtest gehad en waren eindelijk klaar om te gaan.
Oorspronkelijke bron: NASA / JPL Story
