Сегодня поговорим о некоторых странных ошибках, допущенных при разработке космических миссий. Обычно, космические аппараты ассоциируются у нас с чем-то идеально точным и выверенным, но человек и тут сумел привнести свой фактор.
Без какого-то порядка, начнем.
Ариан-5
Открываем наш хит-парад самой дорогой компьютерной ошибкой в истории (отчет). Оценки только материальных потерь достигают 500 миллионов долларов.
4 июня 1996 года — первый полет новой ракеты Ариан-5. Все, на первый взгляд, классно — после 10 лет разработки готова новая ракета, выводящая 20 тонн на низкую опорную орбиту. Полезная нагрузка — четыре спутника Cluster для изучения магнитного поля.
В стартовый день ничего не предвещало проблем. Погода была не самой лучшей, даже перенесли немного старт за 7 минут до отправления, но ничего критичного. Со второй попытки в тот же день ракета включила двигатели, помахала ручкой и отправилась в полет. Прошло целых 36.7 секунд, затем случилось внезапное, ну, как обычно и бывает. Ракете стало скучно и она попыталась потренироваться в паркуре, выполнив сальто. Этого делать ракетам не особо советуют, тут почти сразу стало понятно почему, так как на 40 секунде случилась “быстрая незапланированная разборка” и выделение чуточки тепла (несколько сотен тонн топлива подсобили). Для сравнения, первая ступень должна была 575 секунд работать, так что тут явно что-то не так пошло.
Выяснилось, что за возникший БАБАХ была ответственна система самоуничтожения, которая решила наказать ракету за сальтуху, быстренько разобрав её на детальки (чтоб не пошла крушить округу). Но с чего случилось это секундное помешательство?
Всё дело в том, как компьютер считает числа. Ну и в том, как подходили к вопросу разработки ракеты. Для того, чтобы строительство ракеты стоило поменьше, решили использовать все что можно от ракеты Ариан-4. В том числе и программный код от штуки, которая устанавливает систему навигации перед стартом. Для его работы выполнялась конвертация 64-битного числа с плавающей запятой (горизонтальное смещение там было) в 16-битное целочисленное число. Ариан-5 был чутка мощнее своего предшественника, поэтому, когда скорость превысила ту, которую можно запихнуть в 16-битное число, программный модуль сказал “я слишком стар для такой фигни” и случилась ошибка. Из-за ошибки полетел весь навигационный модуль и пошло-поехало. Сопла отклонились, ракета попыталась в кувырок, вышло не особо.
Печальное в том, что данный программный модуль можно было бы и не оставлять включенным после старта, так как он только устанавливал систему наведения. Для Ариан-4 это еще имело смысл, но тут процедура запуска сильно отличалась. Однако, решили, мол, пусть поработает еще секунд 40 после старта, ну знаете, на всякий случай, вдруг придется перезапустить навигационную систему. А еще решили не устраивать реалистичный тест перед полетом.
Mars Climate Orbiter
Что лучше: метрическая или имперская система мер? Что-что? Не задавались таким вопросом? Вам повезло — в отличии от NASA и Lockheed Martin, которые успешно запустили в декабре 1998 года аппарат Mars Climate Orbiter на Марс. Запустили то успешно, но так вышло, что аппарату очень уж понравились марсианские рельефы, поэтому он оказался при подлете на высоте в 57 км, а не 226, и сгорел в атмосфере (Отчет).
Чтобы понять что произошло — нужно немного знать о строении аппарата. У него были маленькие маневровые двигатели, большой маршевый и только одна солнечная батарея. Во время полета аппарат совершил несколько корректирующих маневров (включал маневровые двигатели, чтоб лететь куда надо). Один маневр был запланирован за день до подлета, но был отменен, так как решили, что все ок (спойлер — не все ок). А еще, так как солнечная батарея была лишь на одной стороне — нашего героя постоянно поворачивало давление солнечного света, что приходилось компенсировать инерциальной системой, которая “разгружалась” небольшими включениями двигателей (короче, внутри аппарата маховик вращался в противоположную смещению сторону, но смещение постоянно есть, в то же время маховик до бесконечности разогнаться не может, поэтому иногда нужно останавливать маховик и включать двигатели, чтоб не развернуло ничего). Да-да, это будет важно.
Во время таких “разгрузок” (как и всех коррекций) записываются данные о работе двигателей, которые отправляются на Землю, где изучается, изменилась траектория. Так можно поместить аппарат в нужное место с очень даже высокой точностью, на удивление. Но нужно учитывать все, что только можно, иначе будет нехорошо.
Команда Mars Climate Orbiter попыталась вывести аппарат как можно ближе к Марсу (но при этом не влететь в его атмосферу), так можно сэкономить топливо, а значит увеличить время миссии. После 4 коррекции высота сближения должна была составить 226 км. Идеально. Тут кое-кто начал замечать, что расчет и наблюдения чутка не сходятся. По наблюдениям, аппарат подходил к Марсу на 110 км, но это тоже было допустимо (минимум был 80 км). Некоторые начали ворчать, мол, чет нехорошо, давайте мы движки включим и поднимем его чутка повыше, на всякий случай. Но кто любит перестраховщиков, верно?
Итак, Mars Climate Orbiter подходит к Марсу, начинает тормозить, тут все окей. Затем ожидается, что сигнал пропадет, когда аппарат окажется за Марсом. Однако он пропадает на 49 секунд раньше. Ой-ёй. Проходит 21 минута, уже сигнал должен был появиться, но его нет. Ждали весточку от аппарата два дня, не дождались. Что же случилось?
Каждый раз, когда наш герой производил запуски двигателей для “разгрузки” (а это надо было делать часто, из-за одной солнечной батареи, в 10 раз чаще, чем с двумя), данные о работе двигателей отправлялись на Землю. Цифры были в ньютон-секундах (импульс), однако программа на Земле думала, что это фунт-секунды. Разные системы единиц, чтоб тебя! Разница в 4.45 раза. “Разгрузки” были настолько слабыми, что даже увеличенное в 4.5 раза их влияние было почти не заметно, но достаточно для того, чтобы аппарат сгорел и миссия за $327.6 миллиона провалилась.
Проблема тут даже не в том, что Lockheed Martin делали софт в фунтах, а в управлении, в недостатке контроля, полном разделении людей проектировавших и управлявших аппаратом, игнора в просьбе выполнять “разгрузку”, поворачивая аппарат на 180 градусов, еще и игнора расхождения расчетов с наблюдениями (там что-то связанное с неправильным оформлением запроса было).
Зеркало Хаббла
Про орбитальный телескоп Хаббл знают все. Он на орбите уже 30 лет, за это время помог сделать кучу открытий и подарить множество красивейших фотографий.
Так что не так с Хабблом? Всё же отлично. Сейчас да, но сразу после запуска у него были большииие проблемы. Обсерватория стоимостью в 2.5 миллиарда долларов была, можно сказать, близорукой.
В 1979 году заказ на разработку зеркала диаметров 2.4 для Хаббла получила фирма Perkin-Elmer (еще другим способом резервное зеркало делали в Kodak). Точность полировки должна была составлять невероятные 10 нанометров, потом его должны были покрыть алюминием и защитным слоем.
Полировали его два года, сорвали все сроки, но не одни они. Наконец, наступил 1986 год, запуск запланировали, все гуд. И тут взрывается на взлете Шаттл. Снова миссию отложили. В итоге прождали до 1990 года (а всё это время обсерватория хранилась в специально помещении и обслуживалась… за $6 млн в месяц). Из плюсов — систему апгрейднули и дописали программное обеспечение наземное (ага, его не дописали к 1986, весело да?). Ну всё. Запустили телескоп. Выдохнули. Посмотрим что получилось. Ох ты ж ёёёжик.
Выяснили, что Perkin-Elmer сделали основное зеркало телескопа хоть и идеальным, но неправильной формы. Оказалось, что один оптический прибор для проверки зеркала был сдвинут на 1.3 мм, отсюда и ошибка пошла (техник установил этот супер-пупер прибор неправильно, а когда увидел зазор — засунул туда шайбу металлическую). Во время тестов старые приборы показывали , мол что-то не так у вас, зеркало кривое какое-то, но их показания проигнорировали.
И что теперь делать? Тут повезло с тем, что наш телескоп должен обслуживаться Шаттлами. Так что в срочном порядке начали готовить миссию. Зеркало поменять уже не выйдет, но решили воспользоваться тем, что Perkin-Elmer сделали работу хоть и неправильно, но идеально, и соорудили телескопу “очки”. 5 дней работ в космосе общей продолжительностью 35 часов и телескоп может радовать видами Вселенной так, как это было запланировано.
Протон и акселерометры
Наша история будет не полной без сказа о российской ракете Протон, стартовавшей 2 июля 2013 года с тремя аппаратами Глонасс-М. Началось все более-менее, но затем ракета решила совершить сальто, видимо, взяв в пример Ариан-5 (начало статьи). Запуск не был застрахован, ущерб оценивается в 4,4 млрд рублей. Аж больно…
Так что же случилось?
Комиссия выяснила, что 3 из 6 акселерометров (ускорение измеряют) были установлены вверх ногами! Вверх ногааами! Поэтому ракета запуталась в показаниях и корректировала курс не в ту сторону.
Причем датчики имеют “защиту от дурака” благодаря которой их сложно установить неправильно. Но кого это останавливало? Установщик применил силу и всё же смог их запихнуть и подключить.
Ракета Протон еще заправляется токсичным топливом — гептилом, а в качестве окислителя выступает амил (на это как раз указывает рыжий дым). Всё это безобразие очень токсично. Очень. Руководителем Роскосмоса во время аварии был Владимир Поповкин, он без средств защиты отправился на место аварии и, по видимому, там подвергся действию паров гептила, что и могло вызвать его онкологическое заболевание, повлекшее смерть.
Можно ли считать это ошибкой?
В этой части приведем вещи, которые вроде как ошибкой и не являлись, так как всё было нормально. Скорее это вещи, которые просто вызывают вопросы.
Спейс Шаттл
Воу воу воу. Тут что не так? Спокойно, спокойно. До сих пор все спорят успех это или провал. В этом и вопрос.
Шаттл был еще той рабочей лошадкой. Было совершено 135 запусков, был выведен Хаббл, собрана МКС. Да, тут заслуги этой красивейшей машины не отнять.
Так уж вышло, что хоть машина и красивая, но технологически не очень удачная. И не очень безопасная. Каждый запуск обходился в плюс-минус полмиллиарада долларов (на 2003 год около 240 млн долларов, в 2010 году около 775 млн долларов), а планировалось что будет дешево за счет многоразовости (запуски обычных ракет стоят порядка 100 млн). Планировалось, что каждый корабль совершит 100 полетов (а кораблей 5 было), чего совсем не получилось. Два корабля погибли (1986 и 2003 год), погубив жизни 14-и человек.
Конструкция корабля подразумевала крайне ограниченные возможности спасения людей (на обычных ракетах система аварийного спасения способна спасти экипаж практически на всем протяжении полета). Но надо отметить, что без Шаттла мир был бы совсем иным. Он вывел Хаббл, летал к Миру, построил МКС. А еще был очень красивым. Так что можно ли назвать программу ошибкой?
Британская космическая программа
Что-что-что? Да, у Великобритании была космическая программа. Но они стали единственной страной, которая отменила её.
Великобритания разработала ракету-носитель, запустила спутник массой в 66 кг (из Австралии). После запуска спутника Великобритания решила, что гештальт закрыт и свернула космическую программу. Несколько позже Великобритания поняла, что полумеры это не круто и прекратила участие ещё и в совместных с Европой проектах ракет. Говорят, что какие-то чиновники решили, что это всё слишком дорого, да и нафиг, пусть другие занимаются (в итоге, Соединенное Королевство заплатило еще больше за запуск аппаратов). Ошибка ли это?
Канал в телеге: Кусок Космоса