當有了這些奇思妙想之後,要怎麼落地呢?
火箭科學家用的關鍵方法就是“即飛即測”原則。簡單來說,就是模擬真實場景做測試。
乍一聽,這個方法也沒什麼稀奇,不就是提前演練嗎?公司如果要推出一個新產品,或者我們找工作面試,做演講等等,用的都是這個方法。
別急,事情還真沒這麼簡單,火箭科學家和我們的不同之處就在於,他們已經把這個方法用到了極致。
根據“即飛即測”原則,在測試階段,地球上的實驗必須盡最大努力模仿火箭的飛行環境。所以,火箭科學家常用的一個策略就是,不斷地破壞東西,找到它們的極限點。
為了實現這個目標,大到火箭的各種部件、小到螺絲,都要承受相同型別的衝擊、振動和極端溫度。火箭科學家們必須想盡各種辦法,誘使這些零部件和計算機程式碼在發射前犯下致命的錯誤,然後馬上解決。
比如有一次火箭科學家們為了測試氣囊的安全性,他們就把一個假的著陸器放在一組安全氣囊裡,抽掉真空室裡的空氣來模仿火星的溫度和壓力,還在室內地面上放了一些假的火星岩石。
結果氣囊落地時真的破了。岩石完全戳破了氣囊,那個漏氣的口子大到一個人都能穿過去。所以測試表明,火箭科學家打算使用的安全氣囊太脆弱了。
按照我們通常的想象,戳破氣囊的應該是一些很尖銳的石頭,實際上還真不是。反而是一個很圓滑的岩石,按照這本書裡的描述,它的外形像奶牛肝臟,頂部光滑,看起來並不危險。
你看,這麼一塊石頭刺破氣囊,是個小機率事件,要是擱在其他的實驗裡,也許並不會那麼看重。更何況,1997年的時候用同樣的安全氣囊,也成功地降落在了火星表面。
但是在火箭科學家看來,不行,它是個大問題。他們要把這個小機率事件拿出來無限放大,假設這個問題百分百會發生,那麼要怎樣才能杜絕它呢?
於是,火箭科學家制作了好多塊岩石的複製品,散放在真空室的地上,然後開始把安全氣囊往石頭上扔。後來他們想到,可以模仿腳踏車的輪胎,設計出一個內外雙層的內膽,這樣即使外面那層氣囊漏氣,著陸器也不會有問題。最後,火箭科學家對新的設計開始反覆測試,直到透過各種極限點的考驗。
而且這裡面,你注意啊,還有一個容易失敗的地方就在於,僅僅測試一個單獨的部件,可靠性是遠遠不夠的。因為很多時候,火箭科學家發現,每個零部件的問題都解決了,但是組合在一起,這些子系統相互作用,可能會導致最後的整體系統出故障。
說白了,就是一連串的解決方案放到一起,可能會引發新的問題。這件事在書裡還有一個特別貼切的說法,叫“弗蘭肯斯坦的縫合怪”。
這是什麼意思呢?“弗蘭肯斯坦的縫合怪”是《科學怪人》小說裡一個虛構的角色,它的所有部位都來自於不同的人體,但這些部位縫合在一起之後,它變成了一個怪物,而不像是一個正常的人。
舉個真實的例子,奧巴馬弄醫療改革的時候,人們必須透過登陸一個政府網站才能購買保險。但是這個網站一開通就崩潰了。有些使用者沒法建立新賬戶,有些使用者的流程進入死迴圈。結果網站運營的第一天,只有6個人成功購買了保險。
但是,為什麼一個耗資近20億美元的網站無法執行最基本的指令?這背後的原因,就是因為政府把這個大型專案的設計環節外包給了60家承包商,最後卻沒有對網站的綜合體系進行系統測試。
估計你也猜到了,這個系統就是宇航員。
宇航員的日常生活可不像我們在電影中看到的那樣光鮮亮麗,他們不是太空冒險家,而是一輩子都在訓練,為太空飛行做準備。有位宇航員說:“我當了6年宇航員,卻只在太空中待了8天。”說不定,能呆8天的這種情況,對宇航員來說還算是好的。
到宇航員執行任務的時候,他們已經在模擬器上飛過無數次相同的路線。比如,宇航員像操作實物一樣操作太空梭模擬器,完成從發射、對接到著陸等不同階段的任務。從模擬裝置的顯示器上,宇航員可以看到與實際飛行中相同的場景,隱藏的揚聲器也會產生相同的噪音,包括他們在飛行過程中聽到的振動聲、煙火爆炸聲和齒輪啟動的聲音。
但模擬器沒法產生微重力,那該怎麼辦呢?
火箭科學家就專門做了一架飛機,這個飛機有點像過山車,它的飛行軌跡是一條拋物線,先爬升後俯衝來模擬失重狀態,在每條拋物線的頂端,宇航員會體驗到大約25秒的微重力。估計這體驗應該不會太好,所以他們給這架飛機起了個貼切的名字,叫“嘔吐彗星”。 宇航員登上“嘔吐彗星”,在失重狀態下練習吃、喝等動作。
但只有25秒,時間太短了,沒法練習更復雜的動作。為了獲得更長的失重時間,宇航員需要進入一個大型室內水池中,練習走路,直到成為第二天性。但是要想達到正常走路的熟悉程度,最起碼得花250個小時,才能為6個小時的太空行走做好準備。
而且這些還遠遠不夠,為了防止宇航員發生生命危險,火箭科學家還需要一個比找到物體極限點更殘忍的策略,叫“殺死宇航員”。因為在太空中,倘若出現緊急情況,宇航員往往沒有長時間思考的餘地,必須要能夠瞬間做出反應。
所以,為了完成航天任務,火箭科學家差不多需要模擬大約6800個故障場景,把每一種能夠想象到的故障拋給宇航員,包括電腦宕機、發動機故障和爆炸等等。目標就是造成的麻煩越大越好,直到所有參與訓練的人把重複動作變成本能。而且反覆接觸難題,也會使宇航員對困難產生免疫力,增強他們的信心,認為自己有能力解決任何問題。
你看,這大概是印證了一句話,“那些殺不死你的,終將會使你變得更強大。”