航天工程师的智慧来自火星2020和受灾岛屿

摘自Elio Morillo 的《摘星男孩：回忆录》。HarperOne 出版。版权所有 © 2022 HarperCollins。

2017 年 9 月 20 日，五级飓风玛丽亚袭击了我心爱的波多黎各，在接下来的 48 小时内，飓风玛丽亚一直笼罩着这个岛屿，连根拔起树木，导致电力和电话中断，并给整个国家造成了灾难性的破坏。对于我们这些有亲人的人而言，这是一段可怕的时光

毁灭只能希望并祈祷他们没事。在等待任何消息的时候，我的修复心态开始发挥作用——我需要做点什么来将我的无助转化为行动。我和在美国宇航局喷气推进实验室另一个团队工作的波多黎各人联手开始收集捐赠品，这样我们就可以尽快将它们运出去。当我们终于打破忧虑的沉默，收到各自家人和朋友的消息时，我们都感到如释重负。最严重的是，他们的房屋和周围的街道遭受了物质损失，但我们圈子里的每个人都安然无恙。罗莎和索尼娅将这次经历描述为一个启动的喷气发动机将所有东西吸入空中。

随着更多有关人们遭受破坏程度的新闻被公布，我和我的朋友继续在洛杉矶组织捐款活动。这是我们当时唯一能做的。我必须一边担心一边继续工作。我被分配到航空电子设备和热功能测试。简单来说，火星车有两个大脑：它的主要日常大脑和我所说的蜥蜴大脑。蜥蜴大脑始终在后台运行，随时准备战斗或逃跑。它会检查以确保主计算机或主大脑运行良好。如果主大脑出现问题，那么蜥蜴大脑可以进入特定状态以将系统保持在基本安全水平，使火星车处于部分自主配置，让我们有时间弄清楚输入什么才能安全地重新配置其硬件。

火星车的热性能有助于它在夜间保持活力，因为火星温度可能会降至 −100°F 或更低（具体取决于季节）。有些特定仪器和机制只能在特定温度范围内运行。

如果它们变得太冷，我们必须能够加热它们。如果它们太热，我们必须停止使用它们，或者主动将它们冷却到我们希望它们工作的范围。随着我们在 2020 年 7 月发布日期之前逐渐进入全员上阵阶段，我知道，如果我想成为团队中一名高效、成功的成员，我需要做出有意识的决定，把工作放在第一位，但在此之前，我要停下来和家人共度圣诞节。

这次我们在佛罗里达见面。我的祖父母不常出门，这次他们从纽约过来和我们团聚。我还和索尼娅和罗伯特团聚了，他们暂时住在这个地区，正在处理飓风玛丽亚对家乡造成的破坏。当我的外公确保电视和音乐都准备好，准备参加我们的聚会时，我的外婆则在厨房忙碌，她快速烹制了她著名的卡苏埃拉或卡拉多德博拉，并准备了一些配菜，让我们吃饱喝足，开开心心。我的外公外婆会一边帮他们，一边互相取笑，嘲笑我的表兄弟。一轮德律风根（一种类似于拉米牌的游戏）总是必不可少，每轮每人最多下注两美元。

这次假期的亮点不仅仅是与亲戚和家人共度美好时光，还有机会带我 91 岁的祖父和弟弟去肯尼迪航天中心——这是我们三个人的第一次。走进中心，突然看到所有这些古老的硬件，让我惊叹不已。土星五号运载火箭的展览让我感到自己如此渺小。我被 20 世纪 50 年代的团队如何能够利用与我们现在相比有限的技术设计出我面前展示的令人惊叹的硬件所吸引。当然，他们的预算相对较大，成千上万的人致力于解决一个问题，这不是我们享受的奢侈，但他们没有我们的软件和自动化程序，而且他们都是第一次做这一切。似乎接受这一切还不够，作为一名 NASA 工程师，在我祖父身边走遍整个中心，我作为我们的导游，向我们解释我们面前的每一个部件，对我来说是一个无与伦比的完整时刻。我停了好几次，看了一眼祖父，轻声问道：“阿布埃洛，你还好吗？你想让我们坐下来休息一会儿吗？”但他坚决不肯休息，可能是因为他对自己的行走能力感到自豪，也因为我们目睹了这台创造历史的设备而感到惊叹。这毫不含糊地提醒了我，我正在通过 2020 年火星任务帮助建立的遗产。

受到肯尼迪中心所见证的历史的启发，以及新的使命感，我比以往任何时候都更渴望更深入地参与这项任务。2018 年 2 月，我第一次接触了Ingenuity直升机，更具体地说是它的基站，它是直升机系统的一个组成部分，将安装在火星车上。这是与火星上的直升机进行通信的硬件。我们正在开发各种功能、硬件，以完成一项技术演示，以测试火星上的首次动力飞行，但 NASA 总部仍未批准将其添加到 2020 年火星任务中。因此，我们希望最终能获得绿灯，我们继续在火星车方面努力前进，考虑如何携带直升机，如何与它通信，如何从这个基站操作它。最初，火星车集成方面的许多人都反对将直升机作为一个独立系统进行集成，因为这意味着直升机也要有独立的电池。如果电池在太空或火星表面巡航时着火怎么办？这会对火星车本身造成什么损害？一种想法是“直升机不可能正常工作”。另一种想法是：“你不可能及时完成所有这些工作。”第三种想法是：“这架直升机会分散人们对火星车必须完成的其他科学研究的注意力。”为一架可能永远不会发射的直升机做这么大量的工作是一种风险吗？是的，但我们中的一些人愿意承担这个风险。

随着夏天的临近，我开始关注波多黎各，以及飓风玛丽亚袭击波多黎各海岸时他们被迫承担的风险和牺牲。这个岛屿还远未从一年前遭受的破坏中恢复过来，我和我的同事（后来成为女友）仍然渴望尽我们所能提供帮助。我决定利用社交媒体联系波多黎各的老师，看看我们能为那个夏天提供什么帮助。我很快收到了密歇根大学一位朋友的回复，她的母亲有一位同事玛丽莎需要帮助。在社区的支持下，她和丈夫决定接管位于多拉多附近维加巴哈洛斯纳兰霍斯的一所废弃学校，并将其改造成社区中心。当地居民在飓风中损失惨重，她决心要有所作为。现在他们正在寻找志愿者来让中心开始运作。我和女朋友为 8 至 15 岁的孩子创建了一个为期三天的 STEM 项目，名为Ingenieros del Futuro （未来工程师）。我们计划的活动向孩子们介绍了基本的工程概念，围绕三个主题：机器人、电力和火箭。我设立了一个 GoFundMe 来支付部分材料费用，而其他所有费用都是我们自掏腰包支付的。

当我们到达时，亲眼目睹了这场灾难，我失去了理智，一时陷入了无助的空虚。当我艰难地开车经过因断电而交通信号灯变暗的十字路口时，我慢慢地看到周围散落着像巨大树枝一样的树木、移位的屋顶、被切断的电缆，并试图将这些令人痛苦的数据存储在我脑海的一个角落，这样我就可以找到回到我们的主要关注点的方法：孩子们。我会给自己时间，等我回家后再处理这种情绪波动。

我们立即让孩子们动手并建造了几个项目——一个基本的机器人、一辆使用太阳能电池板供电的电动汽车、一个卫星模型和一个风力涡轮机——以展示机器人技术、可持续能源和太空探索。我们还安排了户外时间，让他们的大脑休息一下，并和我们一起踢足球消耗一些能量。在他们三天旅程的最后一个项目中，我教他们如何用一个两升的塑料瓶和其他一些现成的部件建造一枚火箭。我还购买了一个瓶子发射系统，它可以给火箭充气，并有一个扳机，让每个孩子都可以将自己的火箭发射到空中。

一旦它到达一定高度，他们就会打开自己亲手制作的降落伞，安全降落。每次发射、下降和着陆时，他们对于进一步接触科技和寻求 STEM 机会的兴奋让我对波多黎各人民充满希望。尽管该岛曾经完全依赖自己的农业部门，但目前大部分食物都依赖进口。随着农业技术越来越普及，再加上水培、垂直农业等的发展，我认为这将成为波多黎各未来潜在的繁荣行业。但他们需要专门的 STEM 工作者来实现这一目标。同样，备受争议的电网也是如此。随着能源储存和太阳能、水力和风能越来越普及，微电网将蓬勃发展，与这些可再生能源系统相关的工作也将蓬勃发展。

Sinergia Los Naranjos 仍然活跃在社区中。Marisa 成功地为人们开设了一个厨房，让他们经营餐饮业务，而她的丈夫 Ricardo 则开展了一项珊瑚礁修复工作，许多孩子都参与其中并接受潜水训练。研讨会与附近大学的当地学生团体合作举办，主要通过基层资金和努力。这些孩子有能力建设更美好的未来，我希望能够继续与他们并肩前行，并通过外展、慈善和政策影响来鼓励这些发展。

到 2019 年春天，我和几名团队成员一起测试了我们的探测车在穿越太空时通过基站为直升机电池充电的能力。包括电脑和手机中的电池，如果长时间不充电，就会失去性能，无法恢复全部充电潜力。

同样，过度充电并长期存放也会缩短电池的使用寿命。我们必须找出直升机电池的最佳充电量，然后找到如何测量充电量的方法，并在此基础上找到如何从探测车电池中为其充电的方法。

当我们通过测试和失败弄清楚了这一点，并最终验证了哪些方法有效之后，我们必须想出在太空飞行时为直升机充电需要采取的步骤顺序。这是一套复杂的测试，占用了我们大量的时间，但对直升机的功能和安全至关重要。

那年夏天，我开始编写和执行直升机部署系统的集成程序，该系统是火星车底部的一个组件，用于固定和部署直升机。该系统由一个微型机械臂和发动机组成，可以让直升机保持直立，以便成功降落到火星表面。在测试了这种能力并收集了必要的参数后，我们确定确实可以在火星上部署它。不久之后，喷气推进实验室终于批准将直升机加入火星 2020 任务。我们得到了绿灯。就像我生命中的大多数时候一样，事实证明，冒这个险是值得的。

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