?

Log in

No account? Create an account

Научно-популярно о космосе и астрономии

Предыдущий пост Поделиться Следующий пост
Окончательно разбираемся с градусами: причина аварии «Фрегата»
lozga
Во вторник были озвучены результаты работы комиссии, расследовавшей причины аварии разгонного блока "Фрегат" со спутником "Метеор-М №2-1". Гадая о том, что случилось, мы пошли по верному следу, но все-таки не совсем правильно представили себе картину аварии. И Анатолий Зак, явно получивший инсайд, тоже не совсем точно пересказал сценарий произошедшего. А снабдив иллюстрациями выводы комиссии, мы, наконец, получим полное представление о ходе событий.

01.jpeg
Фото: Дмитрий Ловецкий/Associated Press

По шагам


Мы уже знаем, что плоскость стабилизации ракеты в полете будет проходить по диагонали через ракету, стоящую на стартовом столе.

[Поясняющая картинка еще раз]
04.jpeg


Угол между севером и плоскостью стабилизации называется азимутом старта, и на "Восточном" он составляет 168,8°. Перед запуском ракеты на ней включились две системы управления - ракеты-носителя "Союз-2.1б" (далее СУ РН) и разгонного блока "Фрегат" (далее СУ РБ). Ракета должна была лететь курсом 354°, а разгонный блок, после отделения от третьей ступени, - 344°. Обе системы управления в нормальном полете должны обнулить азимут. Ракета выполняет этот маневр с 5 по 22 секунду полета, а разгонный блок - после отделения. У РБ на построение ориентации было меньше минуты, потому что его решили вывести на незамкнутую траекторию, и, если не включить быстро двигатель, то на орбиту бы выйти не получилось. Однако, еще перед стартом системы управления решили поворачивать в разные стороны, чтобы двигаться по кратчайшему пути. СУ РН решила поворачивать против часовой стрелки, потому что в этом случае на азимут 354° ей бы пришлось повернуть на 174°. А разгонному блоку на азимут 344° было выгоднее поворачивать по часовой стрелке на угол 175°.

02.png
Углы показаны примерные для наглядности

К сожалению, разгонный блок только один раз, еще перед стартом, решил, в какую сторону ему поворачивать, и не обновлял алгоритм своих действий. В результате, когда ракета повернулась на 174 градуса, они добавились к углу, на который собирался повернуть разгонный блок. В момент отделения ошибка составила 363° (174°+175°=349°, очевидно, прибавились не упомянутые маневры ракеты), однако, вместо того, чтобы пересчитать направление движения, разгонный блок пошел по длинному пути. "Фрегат" может вращаться со скоростью до одного градуса в секунду, и за минуту до включения двигателя он успел повернуться на 55 градусов по часовой стрелке. Набранная же скорость вращения привела к тому, что в течение минуты первого включения двигателя блок фактически тормозил, поэтому и упал раньше третьей ступени.


Углы показаны примерные для наглядности

Защита от Мерфи


В случившейся аварии и техника была исправна, и полетное задание было верным. Надеюсь, вам уже стало понятно, что и версия перепутанных космодромов является совершенно несостоятельной. Предположение, что виноват большой азимут старта космодрома "Восточный", тоже неверно. Фактически, это проявление закона Мерфи, как он есть - если у вас есть сектор в 10° (3% полного круга!), в котором системы управления решат разворачиваться в разные стороны, то вы построите космодром с таким азимутом старта, чтобы попасть в эти самые 3%. Отдельно стоит отметить, что, если бы "Фрегат" вывели на низкую орбиту, он бы успел развернуться и на неадекватный угол.

Так в чем же причина аварии? На этот вопрос отвечают два слова - "интеграционное тестирование". После создания отдельных модулей или систем необходимо обязательно проверить, что они будут нормально работать вместе. Утверждение, что виноваты программисты, разрабатывавшие программное обеспечение "Фрегата" 20 лет назад, тоже неверное - программа прекрасно работала для первоначальных условий, и надеяться, что ее сразу сделали под все возможные космодромы, не стоит.

Заключение


В аварии нет ничего хорошего, но все-таки иррационально приятно, что она относится к сложному и распространенному в космической технике типу. Это не залитые лишние тонны топлива из-за бардака в документации и не перепутанные на складе материалы. По такой же причине плохого интеграционного тестирования в атмосфере Марса сгорел аппарат NASA Mars Climate Orbiter, и разрушилась, потеряв управление, европейская Ariane 5 в своем первом полете. Если в нашей космонавтике сложность аварий будет расти и дальше, то это, по крайней мере, будет говорить о том, что с очевидными и простыми проблемами она уже справилась.


Я в социальных сетях:
Вконтакте, Facebook, Twitter, Instagram, YouTube

attentioneer.jpg

Записи из этого журнала по тегу «космические происшествия»


promo lozga november 4, 2014 17:00
Buy for 20 tokens
Привет! Добро пожаловать в блог, посвященный популяризации космонавтики, астрономии, и, шире, науки и прогресса человечества. Если вы зашли ко мне впервые, рекомендую почитать длинные серии постов по тегам: Серия "Незаметные сложности космической техники". Рассказы о том, как и почему ракеты и…

Может, я невнимательно прочёл, но я всё-таки не понял, почему эта ошибка была допущена.

Фактически потому, что по первоначальным требованиям разгонному блоку после отделения не было необходимости пересчитывать, в какую сторону разворачиваться. А с "Восточным" сочетание направления выведения и азимута старта космодрома попали в 3%, в которых системы управления решают разворачиваться в разные стороны, и ракета "завела" блок как механические часы.

Вывод неправильный.

> На этот вопрос отвечают два слова - "интеграционное тестирование".
Тестирование принципиально неспособно выявить все дефекты, и натурный эксперимент только что доказал это в очередной раз.

> После создания отдельных модулей или систем необходимо обязательно проверить, что они будут нормально работать вместе.
Это повтор ошибки разработчиков Ариан-5. Надёжность -- это свойство системы, а не модулей. Нет никаких причин взять абсолютно надёжные и проверенные модули, построить из них нечто другое, и верить что оно будет надёжным.

Если исходные данные верны, причина аварии -- некомпетентность разработчиков системы на уровне базовых принципов конструирования и надёжности. Не разработчиков компонентов, в том числе "Фрегата", а системы (РН+РБ+космодром+траектория+всё), которую похоже даже не строили, а собрали из компонентов, не подозревая что в результате получится нечто новое с неизвестной функциональностью и надёжностью. То же сделали с Ариан-5, поставив туда проверенный компонент от Ариан-4. В результате, как и с "Фрегатом", получился не отказ компонента системы, а отказ нефункциональной системы из надёжных компонентов. Нефункциональная она потому что при повторении эксперимента любое количество раз, в каждой попытке будет уже предсказуемый отказ.

Можно было бы попытаться оправдать разработчиков, сославшись на "hindsight bias", но после давно запущенной в землю Ариан-5 такое не получится.

Все - неспособно, но вот критически важные - вполне. Если бы СУ шли в симулятор, моделирующий полный цикл полета, эту ошибку бы отловили. Так что если и некомпетентность, то только в нехватке тестирования. Потому что невозможно писать алгоритм с учетом всех будущих требований.

К сожалению, разгонный блок только один раз, еще перед стартом, решил, в какую сторону ему поворачивать, и не обновлял алгоритм своих действий. В результате, когда ракета повернулась на 174 градуса, они добавились к углу, на который собирался повернуть разгонный блок.
Ну и далее по абзацу...
Остается только понять- либо разгонный блок обладает собственным интеллектом и самостоятельно принимает решения, либо разработчики собрали ракету из правильных рабочих узлов и блоков, а вдумчиво проверить, как эти блоки будут взаимодействовать в конкретных условиях и углах поворота, не сложилось.
Я больше склоняюсь к вине разработчиков.

Разгонный блок - "тупой", там БЦВК Бисер стоит, времен динозавров еще. А вот РН "умная", компьютер там посвежее стоит.


Здравствуйте!
Ваша запись попала в топ-25 популярных записей LiveJournal. Подробнее о рейтинге читайте в Справке.

Здравствуйте! Ваша запись попала в топ-25 популярных записей LiveJournal России! Подробнее о рейтинге читайте в Справке.

Довольно быстро нашли причину. Причем без телеметрии

Была телеметрия с первого включения двигателя, обработали данные по угловой скорости и все стало ясно.

Edited at 2017-12-13 05:57 (UTC)

Вишь ты, оказывается, алгоритмы тоже не имеют аналогов.

Как раз имеют: По такой же причине плохого интеграционного тестирования в атмосфере Марса сгорел аппарат NASA Mars Climate Orbiter, и разрушилась, потеряв управление, европейская Ariane 5 в своем первом полете.

Только вот наши алгоритмы обошлись нам в 2,5 млрд. рублей, а европейские - в 500 млн. евро.

Имхо, причина аварии - недостаточно умная система управления, которая не видит что происходит с кораблём и не способна сама построить алгоритм для вывода на заданную орбиту.

1) Там было две системы управления: одна на ракете, другая — на разгонном блоке.
2) Инженеры, в особенности у нас, свято блюдут принцип "Работает — не трогай!", который, конечно, погубил несколько жизней, однако спас гораздо больше.

Главное - причину быстро отловили. И причина легко исправляется.

А сколько там ещё неотловленного осталось?

Прошу прощения за дилетантский вопрос, но не совсем понятно, отчего тогда еще первый старт с Восточного не выявил вот этих вот проблем в связке, как было написано выше, "РН+РБ+космодром+траектория+все"?

В первом запуске с Восточного использовался не Фрегат, а РБ Волга, со своей логикой СУ.

Ни на что не намекаю, однако... Что характерно (с) - никто не виноват, само получилось. Даже стрелочника искать не стали, хе-хе.

Есть четкое место недоработки. При желании можно искать виновных для показательного наказания, но на мой взгляд важнее улучшить процессы, чем пускать кому-нибудь кровь на потеху толпе.

Филипп, большое спасибо , благодаря картинкам все стало мне очень понятно..
Правда возник вопрос. На форуме НК звучало так как ПЗ пишут для Союза в Москве, а Фрегата в Ебурге, то есть Цниимаш который сводит/ проверяет правильность их.
И если кого и «ставить к стенке» , то вроде бы их.. с другой стороны создана вторая госкомиссия с целью проверить а все ли правильно работают и эту комиссию возглавляет зам Директора ( вроде так)
Возникает вопрос с объективностью данной комиссии..

Посмотрим, что будет. На мой взгляд важнее улучшать процессы, чем показательно наказывать.

Ура, мы все с космосом в жопе!

А в чьей ты жопе, да ещё и вместе с непонятным чуваком Космосом?
И что там делаешь?

Раньше ракеты падали от простых причин, теперь падают от сложных. Прогресс налицо, но летать-то они когда будут???

Неужели в космической отрасли не осталось никого, кто может предвидеть такие вещи??? Спасибо за счастливое российское детство и разрушенное образование, чо.

Edited at 2017-12-13 07:19 (UTC)

Была же идея, если не путаю, объединить системы управления разгонника (последней ступени носителя, по сути) и ракеты. То есть избавиться от системы ракеты совсем, оставив систему на разгоннике.

+ Союз без разгонника теперь почти не нужен. В случае с доставкой к МКС система управления корабля могла бы заменить разгонник.

Edited at 2017-12-13 07:22 (UTC)

На любое изменение надо ресурсы выделять. А зачем, если и так работает?