让詹姆斯·韦伯太空望远镜成功运行的NASA工程师 - 《华尔街日报》
Ben Cohen
《成功科学》是一个新专栏,旨在揭示新闻背后隐藏的人物、意想不到的力量和市场变化,试图回答一个重大问题:为什么个人、企业和理念会成功或失败?
这座天文台如此强大,甚至让哈勃太空望远镜相形见绌。它此刻正在外太空展开壮丽探险,距地球百万英里之遥。这项任务可能彻底改变我们对生命本质的认知。
但詹姆斯·韦伯太空望远镜首先必须成功运转。
“成功与失败之间鸿沟巨大,“NASA科学任务理事会主任托马斯·祖布臣表示,“而跨越这道鸿沟的关键行动往往寥寥无几。”
下周韦伯望远镜首批图像的发布,将标志着这个历时数十年的项目迎来历史性时刻——最激动不已的观众正是那些曾以为永远看不到这一天的人们。多年来,韦伯望远镜始终在成败光谱上危险地靠近失败端。它耗资惊人且屡屡延期,项目数次濒临取消。但除了投入的顶尖科学智慧与工程巧思,真正扭转局面的关键因素却另有玄机。准确地说,是某个人。
当我们想到NASA最伟大的成就时,会想起尼尔·阿姆斯特朗。但我们也该记住格雷格·罗宾逊。
韦伯太空望远镜通过32小时内72次曝光,拍摄了这张遥远恒星与星系的工程测试照片。图片来源:NASA、CSA和FGS/法新社/Getty Images将一场史诗级失败逆转为不可思议成功的历程,始于2018年的管理层重组。当时NASA提拔罗宾逊先生担任韦伯项目主任,他的任务是将这台望远镜送入绕日轨道——这难度不亚于要求他顺道登个月。
即便在万人团队运作的百亿美元项目中,个人的力量仍能扭转乾坤。而改变局面的往往出人意料。你可能不知道他的名字,听他讲话也听不出端倪,但去年圣诞节韦伯望远镜的成功发射,地球上没有人比罗宾逊先生贡献更大。他创造了如此奇迹,以至于他的上司称赞他是"NASA史上最高效的任务领导者”。
若非韦伯肩负着从太阳系到早期宇宙遥远星系的宇宙探索使命,这样的赞誉或许显得夸张。这不仅是望远镜,更是时光机。凭借比哈勃灵敏百倍的红外观测能力回溯数十亿年历史,韦伯让我们探索两个永恒命题:人类从何而来?宇宙中是否只有我们?
诺贝尔奖得主、韦伯望远镜高级项目科学家约翰·马瑟花费数十年准备回答这些问题,这段时间足以让他构思出不同的提问方式。当一位意大利同事询问他受到哪些艺术启发时,他想到了西斯廷教堂天顶的《创造亚当》,继而想到了韦伯望远镜。
“我们不认为宇宙真是那样形成的,“马瑟博士谈及米开朗基罗的壁画时说,“但究竟如何形成的?对我来说,这才是令人振奋的问题:这一切究竟如何运作?”
解释宇宙运作原理恰好是罗宾逊在韦伯项目中的职责,而这个项目大部分时间根本运作不起来。它延期了15年,预算超支90亿美元,多次险些被国会叫停。最新一期《自然》杂志在一篇欢欣鼓舞的社论中,就NASA建造韦伯的方式发出警告:“永远不该用NASA建造韦伯望远镜的方式来建造望远镜。”
罗宾逊在任务关键时刻接管了一个陷入困境的团队。当时美国国家航空航天局与其主要承包商之间存在摩擦,科学家、工程师和技术人员之间沟通不畅。NASA需要有人扭转这个过于雄心勃勃的任务局面,而只有一个人能胜任——问题是罗宾逊当时已担任另一职务,负责监督该机构项目的质量与绩效。
罗宾逊先生要求对遮阳罩进行全面评估(即审计),这是韦伯望远镜的关键部件,此前出现问题导致整个项目陷入危机。图片来源:克里斯·冈恩/美国宇航局/路透社如果说谦逊是祖尔布臣博士看中他的原因之一,那么这也是罗宾逊先生需要更多说服力的原因之一。事实上,他第一次收到职位邀约时就拒绝了。
“礼貌地拒绝了,“罗宾逊先生说,“第二次他邀请我时,我再次拒绝。这次更礼貌。”
在祖尔布臣博士的再三恳求下,罗宾逊先生最终同意离开他热爱的NASA岗位,接手这项永远处于失败边缘的高风险任务。他接手的项目进度效率当时仅有约50%。“换句话说,项目每推进一天,发射日期就推迟一天,“祖尔布臣博士说。等到韦伯望远镜最终发射时,进度效率已飙升至95%。“这简直是个奇迹,“祖尔布臣博士表示。
要理解为何效率提升会被视为奇迹,必须认识到韦伯项目令人咋舌的复杂性。这个项目几乎不允许任何失误,但出错的风险却无处不在。韦伯系统存在300多个单点故障,意味着其中任何一个设备故障都可能导致整个任务失败。
“火星着陆任务中,“NASA前最高级别公务员史蒂夫·尤尔奇克说,“可能只有70个单点故障。”
詹姆斯·韦伯太空望远镜去年已打包完毕,准备运往发射场。图片来源:CHRIS GUNN/NASA/REUTERS但发射韦伯望远镜最令人望而生畏的,还不是任务可能出错的数百种情况。
“我们的许多任务会用到一、两项或三项新技术,“罗宾逊说。“韦伯望远镜采用了10项新技术,这简直闻所未闻——我常说,简直疯了。”
用"疯了"来形容韦伯望远镜史无前例的工程壮举并不算科学术语,这倒也贴切,因为罗宾逊的工作并不局限于科学领域。作为一名拥有技术专长的工程师和具备人际交往能力的官员,他是双语人才:既会说NASA员工的语言,也能与掌控他们命运的政客沟通。他的正式职责包括"提高集成与测试的效率和效果”,在政府机构办公室之外的人听来,这像是委婉的废话。
但正是对细节的极致追求,才成就了伟大事业。太空始终属于那些通过渐进进步实现指数级增长的人——一小步,然后一大步。宇宙的英雄既勇敢又无趣。当我问罗宾逊如何庆祝韦伯望远镜的成功时,我几乎听到了阿姆斯特朗那句名言。“长舒一口气,“他说,“然后开怀大笑。”
罗宾逊先生两次婉拒了韦伯望远镜项目主任的职位——他形容第一次是"礼貌地”,第二次是"更礼貌地”——最终才接受任命。图片来源:Greg Kahn/华尔街日报罗宾逊的晋升使他某种程度上成为航天界的新星。这位烟草佃农之子在种族隔离学校接受教育,在弗吉尼亚州长大的他曾怀揣无数梦想,如今已记不清儿时的具体憧憬。“但建造卫星肯定不在其中,“62岁的罗宾逊说道。他凭借橄榄球奖学金进入弗吉尼亚联合大学担任四分卫(“勉强算是打过这个位置”,他喜欢这样澄清),后转入霍华德大学获得数学和电气工程双学位,旋即进入NASA工作。他确实具备航天人应有的素质。
罗宾逊在NASA历任多个要职,逐渐形成了低调坦率的领导风格,并将这种风格带入了韦伯项目。上任后他确立了两项首要任务:首先是减少人为失误。“人人都会犯错,“他说,“如果你二十年如一日做同一件事,总会出些差错。“其次是引入外部视角。也就是说,为了减少人为错误,他选择让更多人参与。“有些更聪明的人能发现我们当局者迷的问题,“他解释道。
团队需要尽可能多的眼睛来检查韦伯的遮阳罩——这个网球场大小的关键结构需折叠塞入火箭,在太空自行展开,保护望远镜承受500多度的极端温差。罗宾逊上任首月就遭遇意外:遮阳罩的紧固件突然崩脱。这正是典型的人为失误。
一堆松动的螺丝和垫片成为罗宾逊先生理念的早期考验,他随即下令从各个角度对整个系统进行全面审查。设计师、承包商和工程师们独立核对文件与硬件,并比对记录以在问题恶化前发现并解决——这相当于美国宇航局的"结肠镜检查”。“我们发现了一些需要适度调整的地方,“罗宾逊用工程师特有的含蓄语气说道。
在他的叙述中或许显得轻描淡写,但登月壮举正是由点滴改进累积而成。罗宾逊从重大突破前的微小进展中获得满足感。
如今要让NASA的同僚们因期待而发笑,最简单的方法就是问他们对韦伯望远镜的期望。他们想寻找系外行星,想更深入了解大爆炸后的宇宙,想窥视首批星系形成,观测黑洞内部,探索星云以追溯恒星诞生之地。他们真正渴望的是颠覆认知的发现。
即便是这些火箭科学家们,在将望远镜对准正确方位时也无法预知会观测到什么。他们对韦伯的突破性发现有些猜想,却更期待这些猜想被推翻。事实上,这正是此次任务的目标之一——想象力的失败即意味着成功。
“成功意味着意外之喜,“马瑟博士说,“那里存在着超出所有人预想的事物。”
致信本·科恩,邮箱:[email protected]
出现在2022年7月9日的印刷版中,标题为’拯救太空望远镜的NASA领导者’。