Rod Pyle是太空作者和紀錄片製作人。他領導了領導培訓NASA約翰遜（Johnson）航天中心的高級管理人員中心（Johnson Passion Center），並為太空探索和組織原則提供了廣泛的文章。皮爾的最新書是“創新NASA方式：利用組織的突破性成功”（McGraw-Hill，2014年）。他向Space.com的專家聲音：專家和見解。
NASA的領導方式激發了數十年的啟發，取得了成果，並克服了似乎不可能的障礙。羅德·派爾（Rod Pyle）為該機構的高級管理人員提供了領導力培訓，並親自了解了在最關鍵時刻指導航天局的情況。借助他的最新著作，他分享了他所學到的知識，並洞悉了NASA的內部運作和跨越學科的領導力課程。
下面是他的書《 NASA的創新方式：利用組織的突破性成功的力量》的第一章摘錄 - 解決問題的軼事和經驗教訓火星好奇任務。
第1章
好奇心：七分鐘的恐怖
挑戰
- 尋找一種新的創新方式，以傳遞到迄今為止的最重，最精緻的火星漫遊車到紅色星球的表面。
- 基於增量創新歷史，同時邁向未經測試的技術。
- 在資源越來越稀缺的預算環境中執行這些任務。
- 辜負了飛機推進實驗室（JPL）的聲譽，以超過明確的目標。
數十年來，火星的安靜一直在不間斷。除了偶爾發生的憤怒的沙塵暴，可能會在火星上憤怒而迅速消失，地球是一個地下的地下世界，紅色的塵埃在微風的微風中攪動。一個很小的陽光，只有四分之一的明亮，就像從地球上看到的那樣，在紅潤的天空中懸掛著低矮的陽光，並在各個方向上無休止地刺穿泥漿的顏色。唯一明顯的其他功能是岩石。 。 。數百萬的形狀和尺寸，但都均勻地呈生鏽的顏色。
距離這個地方不遠，在地球上被稱為Chryse Planitia或Golden Plin，坐著一台機器，安靜而惰性。被厚厚的磚塊淤泥覆蓋維京1這是1970年代的美國兩個陸客之一，已經閒置了14年。它的無線電盤旋轉朝著覆蓋著沙質漂移的腳踏板旋轉。 1982年，地球上的一個錯誤指揮迫使著陸器永久打破接觸並凝視地面。多年來，該機器一直在運行，其小型計算機正在等待從未到達的命令。一小片電流仍來自其褪色的核電供應，但現在毫無用處，因為板載計算機早已停止運行。
維京1，隨之而來的是火星的其餘部分，感到死了。
然後，幾乎沒有明顯的開銷，閃爍的光慢慢地向上繞過無雲的天空，然後幾分鐘後眨了眨眼。最終，可以看到一個紅色和白色的降落傘在漂流的地面上。
隨著它越來越近，一些東西從巨大的降落傘中降低了。然後，直接從一個X文件情節中，小小的事情在心跳中擴大了十倍 - 棕褐色的袋子看起來像巨大的海灘球隨著物體繼續下降而膨脹。一場嘶嘶聲宣布製動火箭，使最終進近速度放慢了速度，然後微弱砰，這東西從降落傘和剎車火箭上掉下來，掉下來。 。 。
然後彈跳。
它撞到了火星，一次又一次地彈跳 - JPL 15後停止了數量。估計高達三十。第一批彈跳使它向天上射出了近50英尺，只是回到了地面以進行另一個反彈。最終它停了下來。
它坐了很長時間，然後在棕色袋中的空氣被釋放時，在他們放氣時散發出嘶嘶聲。剩下的看起來像個金字塔。然後，一個側面板朝向地面降低了。
整個火星日和一個寒冷的夜晚，機器進行了無聲的內部檢查。然後，當紅色的黎明降臨時，較薄的呼喊聲和幾個螺線管咔嗒聲預示著平台上的微波爐大小的盒子的激活。
切開限制皮帶，並在一個令人痛苦的慢爬行中，火星上的第一台移動機器使用其六個尖刺的鋁製輪轂爬到金字塔的掉落側之一。它在坡道底部旁邊停了下來，然後小心翼翼地將一個輪滾到紅色的土壤上。
探路者'漫遊者，寄居者，觸摸了火星。
回到地球上，歡呼在加利福尼亞州帕薩迪納的噴氣推進實驗室（JPL）。經過多年的激烈努力，他們做到了。那是1997年7月4日，僅僅二十年維京11976年7月20日，已經降落在火星上。 20多年來，沒有美國機器降落在另一個世界上。 。 。到目前為止。羅布·曼寧，探路者'S年輕的首席工程師感到興高采烈，欣喜若狂，疲憊不堪。他的一天才剛剛開始。
曼寧（Manning探路者'S著陸系統“簡直瘋狂”。在第一次提出時，它使從安靜的滴度到完全懷疑的一切都產生了一切。當他第一次看到它時，即使是通常的狂熱的曼寧，也斜著一會兒。精緻的機器人探針不會反彈到遙遠星球上的降落，然後他們不會滾動到一個隨機的停車點並希望自己糾正自己。這是瘋狂的，冒險的，對某些人來說，這是不誠意的。但是曼寧和他的團隊很快意識到，將機器運送到火星的一種可靠，節能且負擔得起的方式是一個殘疾或摧毀了敢於冒險的機器的65％的世界。
挑戰：
如何在火星上降落以極高的速度到達火星，必須立即減速。
探路者是實驗室中非正式臭鼬作品的產物。它是由故意小型員工設計和建造的，並且在精益預算的情況下，它主要存在於NASA的機構雷達下。考慮到這個有限的範圍，探路者除了直接進入火星之外，別無選擇，希望能放慢足夠的速度以完整地降落。維京1曾經闖入火星軌道，並允許控制器在著陸前看東西，但是探路者'S較小的火箭必須直接走到紅色星球的表面，立即從尖叫的星際速度到火星氛圍的燃燒，像600磅的超級球一樣著陸。 [維京人1：火星上的第一個美國著陸器這是給出的
探路者一直是一個了不起的挑戰。由於其巨大的費用（今天的美元約為八億美元），因此可能會重複進行維京計劃。這是其革命性的新管理員丹尼爾·戈爾丁（Daniel Goldin）領導下的“新NASA”。他的口頭禪是“更快，更好，更便宜”。少做更多的事情，並確保該死的效果。
精益，卑鄙……成功
不幸的是，正如“更快，更好，更便宜”時代的幾乎所有工程師都會告訴您的那樣，答案應該是“當然；選擇兩個。”可以鼓勵創新，但不能在槍口上進行創新。這項政策導致了一系列失敗，多年來感受到了這些失敗。但是，對於JPL的永恆信譽，探路者不是其中之一。這是NASA的新“發現計劃”任務之一，旨在快速廉價。設計該航天器的年輕工程師團隊正處於更大的任務的陰影下，卡西尼土星探測器。那輛大小的數十億美元的校車提供了令人驚訝的戰術和政治掩護，使曼寧和他的團隊能夠創建一對小而有效的著陸器和漫遊者對，只能在其前往Launchpad的旅程的盡頭開始吸引真正的關注。他們一直在發明，設計，建造和編碼如此之快，以至於他們甚至沒有時間正確記錄他們所取得的成就。沒有時間或資金用於文檔。幸運的是，機器起作用。
解決方案：
使用最簡單，最可靠的方法來降落。接受建設性的輸入，並抵制習慣性負面影響。
小漫遊車的設計可持續14天，其基站為30天。相反，兩個物體持續了將近三個月，儘管沒有問題。著陸器患有一種電子癲癇的形式：一系列計算機恐慌，當時其微小的電子大腦會自發地鎖定並重新啟動。它正在加重地獄，但工程師一直將其恢復健康。寄居者有自己的問題 - 小漫遊車往右邊傾向於向右漂移數週，用敏感的設備嗅出岩石，並探索距蘭德大約30英尺的半徑。但是它到達了需要走的地方 - 不是很遠，而是第一個同類的東西。然後，在9月27日到達後不到三個月，蘭德（Lander）喪生，帶走了流動站。
但是這項為期14週的任務證明，可以將移動調查飛往火星上並操作。 2004年，雙火星勘探流浪者（MERS），每15倍寄居者，左地球前往紅色星球。這些太過彈跳到以一種方式登陸的方式探路者並執行了一個非常成功的任務 - 六年精神迄今為止有十多個（迄今為止）機會。無論如何，MER都沒有圖表。但這不是曼寧現在的想法 - 他的團隊設計和飛行了探路者並成為MER的主要參與者，但是甚至在Mers降落在紅色星球上之前，他就有更大的問題。 。 。從字面上和形像上講。對於下一個漫遊者，他不得不設計一種方法，到2010年（後來滑到2012年的日期）將一輛小型汽車大小的機器降落，而彈力到達只是無法正常工作。該團隊將不得不從頭開始降落一噸漫遊器，這使他的頭部受傷。
羅布·曼寧（Rob Manning）是一個男人的熊，鬍鬚，寬闊和熱情洋溢。他對自己的工作和火星都充滿熱情，而且他經常認為比他能說出這些話更快。儘管他的鬍鬚灰色糖霜的灰色糖霜似乎都比他的五十多歲要年輕。任何不是他的朋友很快想成為的人。他是一位鼓舞人心的領導者，敏銳的頭腦和工程師的難題解決問題。現在他有一個職業問題要解決：您如何在火星上找到小型豐田的大小和重量？作為首席工程師好奇心他知道參賽作品，下降和著陸（EDL）團隊的主要成員，他知道好奇心'到達火星上會靠在幾個肩膀上。他敏銳地感到壓力。
一種新方法
火星科學實驗室，更普遍地稱為好奇心（在流動站的名字之後），於2011年11月26日推出，但任務設計自2000年以前一直在進行中。機器比以前的流浪者更加複雜。它將使用核電源代替太陽能電池板來支持一系列令人驚嘆的尖端傳感和分析設備。它的機器人臂也比其前輩的機器人臂要復雜得多，其科學儀器的版本大大改進了，一些新的相機，一些新的相機，也許最引人注目的是鑽孔和土壤勺。這將是唱片的一本。
但是所有這一切都受到了驚人的懲罰，而且由於維京人的一些沉重和巨大的東西被送往火星。超過2,000磅（Mer Rovers重量為385磅），這只是巨大的。再加上這台機器的複雜性和美味佳餚的增加，海灘球登陸根本無法正常工作。此外，科學家們希望精確著陸。將這種野獸一單件成為火星的目標是世界一流的問題。
挑戰：
以近10倍以前任務的準確性降落在火星上。
另一個問題是準確性。火星綁定的著陸器的著陸區總是被映射為可接受目的地的橢圓形區域。探路者'S Landing Ellipse長達124英里長 - 如果機器彈跳並滾動到該124乘50英里的地區的某個地方，則將其視為“目標”。對於火星勘探流浪者來說，橢圓縮水到12英里到12英里 - 仍然是一個大面積，比許多美國縣更大。為了好奇心，這將降落在一個有高牆和中心山的火山口內，橢圓遙不可及12英里。 。 。很小，考慮到著陸器越過了約1.5億英里的空間並以每小時13,000英里的速度進入氣氛後必須到達那裡。這就像用繩子穿線。
當曼寧和他的團隊開始考慮新的方式來交付好奇心對於火星，他們迅速發現設計了維京著陸器的大腦信任大大消失了。非常昂貴的火箭發動機也將這些機器放到了柔軟的著陸點上。他們只有少數不完整的計劃，他們與建造了維京人的登陸火箭的公司聯繫，並賦予了它建造一個新的節氣力火箭發動機的任務，該發動機足以降落好奇心一件。
但是，問題不止於此。該任務具有維京設計師幾乎沒有涉及的一系列著陸限制。一方面，沒有人希望火箭排氣污染著著陸區或吹紅塵，然後將其碎石到流動站的敏感儀器上。還考慮了工程學的考慮 - 維京的發動機已安裝在降落器的側面，一旦到達，用完的火箭只是坐在那裡，空無一人且無用，因為不動的探測器從一個位置工作。但好奇心是一名漫遊者，必須能夠在著陸區周圍行駛十幾英里，最終到達火山口中心山頂的底部，距離約七英里。拖延一堆重型，不需要的後裔引擎是一個非開始者。
然後，工程師稱之為“飛行動力學”（即，使事物都直立在空中）來擔心。維京人在火星上有三個大登陸的腿，大部分重量都位於航天器的底部，低於發動機的水平。其他流浪者到達了一個登陸階段，重量分佈類似於維京人。好奇心'S重心要高得多，較重的核燃料源位於流動站的後部，並從機器人的前部延伸出同樣重的儀器機器人手臂和相機桅杆。重心的中心是登陸過程中登陸器災難性疾病的點，危險高。在明顯位置的發動機（流動站的側面或底部）下降就像在掃帚上平衡保齡球。如果將其推到一側，請刮15億美元的Rover。
每個人的腦海中都燃燒了一個最後一期：與維京人和梅爾（Viking and Mer）不同，每個人都在火星上降落了雙人飛船，只有足夠的錢來好奇心。沒有第二次機會 - 如果單一漫遊者未能安全地著陸，那就是那樣。它將崩潰，任務將結束，並且鑑於二十一世紀美國太空計劃的狀況，整個火星勘探工作可能會隨之而來。
感覺好像圍繞任務的所有條件都在陰謀反對其成功。曼寧有時會覺得自己年輕時看過的英國士兵，圈子背靠背，被敵對的人包圍。這不是令人羨慕的立場，只有真正創新的，開箱即用的思維才能允許好奇心'S逃脫。
沒有第二次機會
他們需要設計的序列以一個良性的首字母縮寫封裝：EDL，用於進入，下降和著陸。但是該術語的平淡無奇掩蓋了它的複雜性：沒有第二次機會，沒有任何事情。七分鐘的恐怖。
解決方案：
使用從舊任務中學到的經驗教訓，結合大膽的新想法來設計一個可以降低機器的系統，從而降低機器。接受計算出的風險以保持準確性。
考慮了許多想法，其中大多數很快被拒絕。他們要么不符合任務要求，過於昂貴，要么太冒險了。其他設計在馬拉松技術會議上壽命更長，但最終被認為是不可行的或不夠可靠的。然後，一個概念（瘋狂，可怕和不可能）紮根。它將被稱為Sky Crane。
實際上，Sky Crane看上去很理智，直到您進入最後一幕為止。好奇心將進入火星氛圍，每秒以19,000英尺的尖叫聲，而在火星氣氛中稀薄，以這種速度猛烈地撞向脆弱的空氣是一件大事。因此，航天器的隔熱板將比1960年代的阿波羅計劃中使用的隔熱罩更大。這種盾牌的形狀以允許的方式好奇心沿著高層大氣“衝浪”，滑行以降低速度。
然後，在穿越大氣的火熱之後，好奇心將部署一個50英尺寬的降落傘，旨在承受超音速力量的壓力 - 航天器在開裂時仍以每小時900英里的速度行駛。那將需要大量的測試，但可能可以實現。
大約15秒後，隔熱罩將彈出，並且好奇心將為真正的困難部分做好準備：達陣。到目前為止，十分之九的速度已經被擦掉了，但是最後幾英里對於成功至關重要。這就是它得到的真的棘手。
跨流動站本身就是火箭盒 - 它看起來像是一個巨大的背包，其中八個新的Aerojet火箭發動機伸出側面。他們會開火，減少好奇心's瘋狂的速度達到了可生存的速度。火箭會將漫遊者放慢速度，幾乎懸停在火星上方幾乎66英尺處。但是最瘋狂的一點尚未到來。有一次相對停滯，好奇心會發射小型煙火設備（由炸藥製成的固定器）與火箭背包分開。最後，這是真正的怪異開始的地方，流動站將是降低從懸停的火箭包裝中，由四個Tethers組成。然後，流動站的懸架系統將掉落並將車輪鎖定在適當的位置；他們將擔任起落架的雙重職責。當車輪感覺到表面接觸時，流動站會彈出線條，火箭包會像嚇了一隻烏鴉一樣飛走，撞到了幾英里的遠處，其工作完成了。
挑戰：
說服高層管理人員以及您的同伴 - 一個複雜，難以解釋的系統將起作用。
嗯？每位工程師，飛行專家，科學家以及最重要的是NASA官僚，他們都有自己的個人反應。許多人鈍了；有些人笑了；其他人吮吸風並握住。這是一種狂野的設計，有幾百件事可能會出錯（僅著陸序列就使用了79個煙火設備 - 小炸藥 - 只是為了浮出水面）。只需要讓其中一項失敗和再見，好奇心。
讓我們看一下：一個小的機動火箭可能會堵塞，無法點燃或爆炸（發生）。 。 。或爆炸螺栓可能無法發射（上述任何一個）。 。 。或降落傘可能糾纏甚至撕裂（僅在無盡的測試中，有時幾乎將其撕成二）。那將意味著火星上一個糟糕的下午。
曼寧的團隊說服管理層可以接受這些風險。但是還有更多。火箭可能無法正確地油門，改變其推力對於成功至關重要。否則車輪可能會掛起來，不正確地鎖定。要降低流動站的tethers可能會被咆哮或不均勻。在Sky Crane機動過程中，火箭背包可能會繼續稍微下降，砸向頂部好奇心。計算機或傳感設備可能會感到困惑並發送錯誤的命令，從而使重漫遊者崩潰。
但是不知何故，最糟糕的情況似乎是手術的最後階段。如果只有漫遊者和火箭包之間的一個係數未能分開，好奇心可以將其猛拉到它的側面，並巧妙地拖動了幾百碼，然後火箭耗盡了燃料並墜毀了數英里，但仍被捕捉到現已被嚇壞的漫遊車。這似乎是所有情況中最不尊重和悲慘的。至少如果降落傘失敗，航天器會影響，造成一個不錯的火山口和徹底破壞。但是要被一個字符串拖動。 。 。
僅當可能有助於降低風險時，就可能對可能的災難進行反思。在一定的一點之後，一旦一切都經過了測試和測試，就不得不說：“足夠就足夠了”並相信設計。或者，正如曼寧（Manning應該出錯。 ”
解決方案：
大膽地思考，大膽，表現出信心，最重要的是測試一切。躲避失敗的潛力可能導致災難。
測試過程中有很多真理的時刻。這是關鍵，就像是探路者和Mer Rovers。測試，測試，測試。當它破裂時，再次測試；如果沒有破裂，請弄清楚原因，然後對此進行驗證。 。 。另一個測試。他們測試了降落傘，該降落傘將自己撕成碎片，直到正確地弄碎了。他們測試了火箭盒，但即使成功也只是令人信服的，因為他們在地球上運行，這與火星截然不同。他們測試了漫遊車的部署系統，隔熱罩以及它將降落的車輪和懸架。但是他們可以的一件事不是測試是天吊燈本身 - 火星約佔地球重力的三分之一，只有其大氣密度的一小部分。只是無法正確模擬Sky Crane在地球上的降低視線操作。他們確實從直升機上降低了幾次東西，但與火星上的情況不同。這只會做。
火星上的成功
2012年8月5日，這是遊戲時間。經過數月的巡遊星際空間的黑暗空隙，好奇心被刺入火星氣氛。 “七分鐘的恐怖”已經開始。在地面上，緊張的控制器只能在事件向下滾動屏幕時被動觀看。由於火星與地球之間的距離，大約7000萬英里，因此來自好奇心被推遲約15分鐘。控制者看到和聽到的一切都已經發生了。該探測器已經安全地倒下，要么彈片散佈在火星幾英里處。
儘管如此，在JPL，登陸具有非常實時的感覺。您只是忍不住要陷入其中，而曼寧是。但是他的工作以及他的團隊的工作暫時完成了。設計要么成功或失敗。因此，他花了幾個小時才登陸JPL的電視頻道（NASA電視的一部分）接受了有關該任務的採訪（“這只是一個很棒的航天器……真的很棒，我有一支很棒的團隊...我想不出什麼應該出錯。”）。
他和其他所有人一起等著著陸。
遙測表明好奇心正墜入火星氣氛。它開始朝著適當的方向滑行，並在雷達和小型操縱推進器的幫助下。降落傘部署並持有，隔熱板按計劃下降。最終，火箭電機開始開火，使蘭德的速度降低到每小時1.7英里的關鍵。作為好奇心火箭駛向火星的表面，將火箭延伸到適當的推力，幾乎慢慢徘徊。
當控制者抓住桌面，椅子手臂或方便的任何東西時，致命的沉默使房間融合在一起，白色和無血。然後，以可笑的鎮定方式，宣布了這一消息：“ Sky Crane部署”。火箭包在徘徊，tethers不停。
然後 - 達陣。
好奇心做到了 - 它在火星的沙灘上。火箭背包分開了，飛往距離幾百碼的撞車地，流動站坐在登陸橢圓的中間，一個人坐著，安靜，smack-dab。 。 。就在他們想要的地方。結帳開始，並準備抬起相機桅杆開始，但恐怖結束了。該死的事情奏效了。
大約一個小時後，在JPL禮堂舉行的新聞發布會上，可以從外面聽到一個喧囂。公共關係官從她的筆記中抬起頭來，感到困惑和好奇。 Heads Asse Asse，正如Hardened Remessists想知道他們是否在房間外面錯過了一個故事。然後可以聽到：入口，血統和著陸團隊的100多名成員都精疲力盡，但興高采烈，離開了控制中心，在寬闊的JPL四邊形上跳舞，在肺頂部狂野地高高喊叫，揮舞著拳頭：“ edl！edl !! edl !!”
大膽。大膽。熱情。JPL的設計師，科學家和工程師團隊和設計此任務的其他NASA中心都戴著這些品質，就像一枚獎牌一樣，高高地站著。畢竟，可能發生的最糟糕的事情就是失敗。 。 。唯一比唯一比那本來應該不嘗試的。
創新
1。首先，小步驟：學會將著陸器和流浪者飛往火星而不進入火星軌道；使用從地球到火星表面的直接軌蹟的快捷方式。
2.通過新的和未經嘗試的系統向火星運送小型原型漫遊車：彈跳到十幾個安全氣囊上。快速而苗條，並在合理的情況下保持在高層管理層的雷達之下。
3。使用類似但大大增強的技術與兩個較大的流浪者一起遵循這一點。
4。最後，使用這些程序中學到的經驗教訓來設計有史以來最大，最複雜的流浪者。
5。由於質量的增加，從30歲的維京著陸者的體驗中汲取了一種設計，設計了一種新的創新著陸系統，可以用無法在地球上測試的技術將這台機器運送到火星上。
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