27. septembra 2020
Mars Climate Orbiter katastrofa

Smutný koniec Mars Climate Orbiter

Družica Mars Climate Orbiter mala za úlohu sledovať klímu a atmosféru Marsu, snímať, ako sa mení jeho povrch a zároveň slúžiť ako komunikačný bod pre ďalšie misie. Sonda bola vybavená dvomi extrémne presnými kamerami a testovaná voči otrasom či rýchlemu spinu, ideálna trajektória a orbitálny manéver boli spočítané v riadnom predstihu – všetko bolo dokonale pripravené. Teda, takmer všetko.

Keď som študoval fyziku, strašne ma otravovala jedna vec – vypisovať fyzikálne jednotky. Neraz sa mi stalo, že som stratil na písomke pol bodu kvôli tomu, že som napríklad výslednú vzdialenosť napísal ako “12” namiesto “12 metrov”. Prišlo mi to zbytočné. Jasné, že keď používam normálne jednotky a nikde nespravím chybu, tak bude výsledok v metroch, načo to všade vypisovať.

Keď som ako doktorand cvičenia viedol, s istou dávkou pokrytectva som študentov na chýbajúce jednotky upozorňoval (aj keď si nespomínam, či som aj dával pol bodu dole). V čom som zmenil názor? Keď nič iné, je to fajn kontrola – ak máte za úlohu spočítať objem nádoby a výsledok máte v kilogramoch za sekundu, niekde sa stala chyba.

Existuje však aj iný dôvod. Neporiadok vo fyzikálnych jednotkách vás môže stáť až pol miliardy dolárov (vrátane inflácie).

Pomocou rakety Delta II sa 11. Decembra 1998 sonda Mars Climate Orbiter vydala na dlhú cestu k Marsu. Vzdialenosť 700 miliónov kilometrov zdolala za vyše 9 mesiacov. Na 23. septembra 1999 bol naplánovaný manéver, ktorý ju mal umiestniť na stabilnú orbitu okolo Marsu.

Manéver sa začal o 8:41 ráno (UTC, koordinovaný svetový čas) a prvých 20 minút mali trvať základné úkony ako natočenie družice a príprava na brzdenie. Celé je to šialené, objekty sa pohybujú neuveriteľne rýchlo (rýchlosti sa udávajú v kilometroch za sekundu) a na orbitu musia dosadnúť s veľkou presnosťou – v správnej výške a ani pod veľmi veľkým či veľmi malým uhlom.

Nielen, že treba pri vysokej rýchlosti udržať obrovskú presnosť – všetko sa to zároveň deje veľmi ďaleko. Vzdialenosť Marsu od Zeme je niekoľko svetelných minút, na priame ovládanie a korigovanie pristávacieho manéveru tak môžeme zabudnúť. Ak poviete do vysielačky: ‚‚Ahoj družica, ako sa máš?‘‘ tak odpoveď: ‚‚Ahoj človek. Mám pocit, že niečo nie je v poriadku,‘‘ príde až o niekoľko minút.

Po dvadsať-minútovej príprave, o 9:00 ráno, začali motory spaľovať palivo, družica zacačala spomaľovať.

O 9:06 sa malo prerušiť rádiové spojenie, keďže sa mala družica ocitnúť v zákryte Marsu. Ticho však zavládlo už o 9:05. Minúta je pri takto presnom manévri veľmi veľký rozdiel – niečo sa muselo pokaziť. Spojenie sa malo obnoviť o zhruba 20 minút, no Mars Climate Orbiter sa už nikdy neozval.

O dva dni, 25. septembra 1999, bola misia – spolu s ďalšími pokusmi o komunikáciu – oficiálne ukončená (ako neúspešná).

Prvé závery vyšetrovacej komisie boli zverejnené o mesiac, 10. Novembra 1999. Podľa analýzy sa sonda nachádzala oveľa nižšie než bolo plánované. Výška orbity bola stanovená na 226 kilometrov, no orbitálny manéver začala vo výške 170 km a počas neho klesla len 57 kilometrov nad povrch. Následne sa buď rozbila o hustejšiu atmosféru, alebo sa od nej odrazila ako kameň od hladiny jazera (tzv. žabka).

Ako je možné, že aj napriek parádne prešpekulovanej konštrukcii a riadiciam programom došlo k tejto katastrofe? NASA sa dopustila chyby, ktorá by ju na písomke stála polovicu bodu – predviedla lajdácku prácu s fyzikálnymi jednotkami. Kým jeden jej tím používal metrický systém, druhý používal imperiálny.

Po začatí manévru meralo jedno zariadenie vygenerovaný ťah v librách (sily za sekundu) a druhé zariadenie bralo jeho číselnú hodnotu, no interpretovalo ju v newtonoch (za sekundu). Pomer týchto jednotiek je 1 : 4.4.

(Teraz si môžete znovu pozrieť obrázok k príspevku: Libra, Newton … ooo, veľmi pekne Vedátor!)

Pre spresnenie dodám, že chybu nespravila priamo NASA ale jej subdodávateľ Lockheed Martin, ktorý sa venoval vývoju a konštrukcii trysiek; v tejto oblasti sa libry používajú bežne. Rovnako bežná prax však je, že pri využití v astronautike sa výsledky prevedú do metrického systému. To však zabudli urobiť. V dokumentácii to omylom uvedené bolo a tak to ani nikto neoveril – však to bola predsa bežná prax.

Mám tak trochu pocit, že takáto epická chyba sa musela aspoň raz v histórii ľudstva stať. Od tohto momentu to každý riadne overí, lebo: ‚‚Však nechceme dopadnúť ako Mars Climate Orbiter.‘‘ (dopadnúť, heh)

Je to síce veľa peňazí, no mohlo sa to stať v ešte horšej situácii. Predstavte si, že sa k Zemi rúti obrovský asteroid, spozorujeme ho v poslednú možnú chvíľu, do rakety naložíme všetok dostupný purifikovaný urán, namierime ju na asteroid … a kvôli podobne hlúpej chybe ho minieme o 350 yardov.

[Samuel]

Viac o misii:
https://en.wikipedia.org/wiki/Mars_Climate_Orbiter#Cause_of_failure

https://web.archive.org/web/20040904163705/http://www.findarticles.com/p/articles/mi_m1200/is_15_156/ai_57155808

https://en.wikipedia.org/wiki/Hohmann_transfer_orbit

https://en.wikipedia.org/wiki/Lockheed_Martin

Pridaj komentár