“Ariane 5”- вопросы остаются
19:04 26/02/2018
0 👁 817
Аварийная комиссия, расследовавшая происшествие с ракетой-носителем “Ariane 5” 25 января, опубликовала результаты своей работы на прошлой неделе. Причина оказалась до смешного и обидного простой, а так же очень поучительной – изменяя стандартное полетное задание из-за особенных требований миссии, забыли поправить азимут, и совершенно исправная ракета полетела в сторону от требуемого маршрута.
Несмотря на пресс-релиз Arianespace о выводах независимой комиссии по расследованию, созданной Европейским космическим агентством (ESA), все еще существует слишком большая неопределенность и упущения в отношении того, что же на самом деле произошло.
Вопросы остаются : Как могло это произойти и почему ошибка не была обнаружена на Земле? Наконец, был ли риск для жителей ?
Почему ArianeGroup допустила ошибку?
Этот вопрос пока остается без ответа.
Человеческий фактор , а не сбой пусковой установки» Схематически Ариан 5 планировалось отправиться в Бостон, она поехала в Чикаго», – говорит один из сотрудников La Tribune.
Судьба? Слишком легко . Та же ошибка уже происходила при запуске спутников Galileo, но была обнаружена заранее.
В результате этой ошибки спутник потеряет половину своей контрактной жизни (восемь лет из 15 запланированных).
В работе независимой комиссии по расследованию подчеркивается необходимость «повысить надежность контроля над некоторыми данными, используемыми при подготовке миссии» .
Была ли опасность для населения?
Была ли опасность для населения ,учитывая отклонение в траектории на 20 ° к югу?
«Что касается безопасности населения во Французской Гвиане, следует отметить, что Ariane 5 не летала над Куру, хотя траектория полёта была ближе, чем в предыдущих запусках..» , – объяснил Фредерик Видаль Национальному собранию
Хроника событий и последствия
Ракета Ariane 5 с двумя телекоммуникационными спутниками Al Yah 3 и SES-14 стартовала 25 января в 22:30 UTC. По трансляции казалось, что полет проходит нормально, но на десятой минуте в ней перестали отображаться данные телеметрии с ракеты. Ведущий трансляции этот факт не стал никак комментировать, поэтому остановка трансляции на 38 минуте и сообщение об аномалии спустя час стали неприятным сюрпризом. Еще примерно час ушел на поиск спутников. Наконец выяснилось, что спутники находятся на орбите, но с бОльшим на 20° наклонением.
Примерный трек полета
Уже в первые сутки по общедоступной информации – трансляции запуска и видео полета ракеты, снятого с земли, стало ясно, что Ariane 5 по какой-то причине летела примерно на 20 градусов южнее (правее) правильного курса. Телеметрия действительно пропала, и произошло это из-за того, что для станций приема данных с ракеты она скрылась за горизонтом. Ответить на вопрос, почему это произошло, могла только аварийная комиссия.
Тем временем спутники начали движение с геопереходной на геостационарную орбиту. Оснащенный химическими и электрическими двигателями Al Yah 3 движется быстрее, чем SES 14 только с электрическими двигателями.
Средняя высота орбиты растет
А наклонение падает
К сожалению, топлива для выхода на геостационарную орбиту придется потратить больше, чем по начальным оптимистичным расчетам. На исправление только неправильного наклонения потребовалось бы всего 165 м/с, но Ariane 5 вывела спутники на такую орбиту, где апоцентр и перицентр не находятся на экваторе (а это требуется нормальной геопереходной орбите). Из-за естественной прецессии орбиты они бы со временем там оказались, но пришлось бы ждать примерно до сентября. Судя по тому, что спутники начали движение, нашли какое-то решение лучше, чем ждать восемь месяцев, но на исправление этой проблемы придется потратить до 1100 м/с.
На данный момент спутники находятся в хорошем состоянии:
SES has informed us there is minimal impact on the SES-14 satellite carrying #NASAGOLD after the Jan. 25 launch anomaly. As the satellite is in good health, we expect no effect on the quality of GOLD's observations & data. Full details at https://t.co/hG1FDKcP4G.
— NASA Sun & Space (@NASASun) 26 января 2018 г.
Flight VA241’s two satellite payloads – SES-14 and Al Yah 3 – are in orbit and operating nominally, despite a trajectory deviation experienced during the launch. Upcoming launch campaigns currently underway at the Guiana Space Centre (CSG) are proceeding as scheduled.
— Stéphane Israël (@arianespaceceo) 26 января 2018 г.
Джонатан Макдауэлл написал в твиттере , где должны были быть спутники
TLEs are out – the Ariane objects are in 230 x 43160 km x 20 degree
geotransfer instead of the intended 250 x 45000 x 3 deg, so inclination totally off but height pretty much fine— Jonathan McDowell (@planet4589) 26 января 2018 г.
Предварительный анализ говорит о том, что была ошибка программного обеспечения
Too early to tell, but this smells to me like a software/input data error could be the culprit – it's hard to make the hardware fail in such a way as to get the right heights but the wrong inclination
— Jonathan McDowell (@planet4589) 26 января 2018 г.
Результаты и вопросы
Опубликованные выводы комиссии говорят о том, что ракета была полностью исправна, но выполняла неверное полетное задание. Из-за “специальных требований” миссии азимут для инерциальной навигационной системы должен был быть установлен в 70° вместо обычных 90°. Но этого не сделали, а предстартовые проверки не выявили ошибки. Увы, пресс-релиз слишком коротко описывает причину (буквально пара строчек после восхваления исправности ракеты и перед заверениями, что такого больше не повторится), поэтому придется поискать дополнительную информацию и пояснить, что имелось в виду.
По информации французского журнала Aero Spatium, уникальность миссии заключалась в том, что один из заказчиков потребовал отделять свой спутник перпендикулярно направлению полета.
Для этого нужно было развернуть верхнюю ступень, и, похоже, это создавало какие-то проблемы для системы управления, которую, очевидно, физически повернули на 20°, чтобы отделение происходило при угле 70° а не 90. Из-за этого пришлось ввести изменения в программу полета. Ракета летела по той же траектории, что и раньше, но повернутая система управления должна была наводить ракету на азимут 70°. И вот это изменение забыли внести в программу. В результате система управления повернула Ariane 5 на привычный азимут 90°, который в данном случае наложился на поворот самой системы управления, и ракета полетела курсом 90+20=110°.
Вопрос о том, зачем физически поворачивали систему управления, остается без ответа. Если бы на ракете стояла гиростабилизированная платформа с механическими гироскопами, была бы очевидной версия об опасности складывания рамок гироскопов. Но на Ariane 5 стоят лазерные гироскопы, которые не имеют рамок и не боятся этой проблемы.
Также очень печально, что отчет аварийной комиссии ни слова не говорит о поведении операторов аварийного прекращения полета (RSO). С одной стороны, ракета действительно была исправна. С другой, она летела по очевидно неверному курсу, который был за рамками разрешенных и проходил всего в паре километров от густонаселенного города. И мы не можем сказать – получали ли RSO недостаточную информацию, сумели ли быстро оценить ситуацию и сделать вывод, что ракету не нужно подрывать, или же просто не смогли вовремя отреагировать.
Лично мне первый вариант кажется маловероятным – неисправная система управления может информировать о “правильном” направлении полета, поэтому логичны системы внешнего контроля. А из последних двух вариантов, как мне кажется, более вероятен последний. Маловероятно, что люди в условиях стресса могут быстро оценить последствия ошибки курса в 20°, и здесь логично использовать простые алгоритмы – “если летим не туда, то прекращаем полет”.
Запуски и инциденты
Первый испытательный пуск 4 июня 1996 г. завершился аварией: ракета разрушилась спустя 37 секунд полета из-за сбоя в работе бортового программного обеспечения.
В ходе второго запуска 30 октября 1997 г. преждевременно отключился двигатель первой ступени, в результате четырем выводимым европейским спутникам пришлось достигать нужной орбиты за счет собственных двигательных установок.
Частично успешным был также запуск 12 июля 2001 г. с европейским и японским спутниками: ракете не удалось вывести их на расчетную орбиту, позже аппараты самостоятельно поднялись на свои орбиты.
Вторая авария произошла 11 декабря 2002 г. при первом пуске версии Ariane 5 ECA: из-за нештатной работы двигателя первой ступени ракета отклонилась от курса и через три минуты взорвалась. Были потеряны два французских спутника связи.
Всего состоялось 85 запусков – 81 успешный, два аварийных и два частично успешных. 27 января 2016 г. (28 января по московскому времени) ракета Ariane 5 ECA вывела на околоземную орбиту американский спутник связи Intelsat 29e (“Интелсат-29-и”).
Заключение
Всего через два месяца после аварии российского “Фрегата” Arianespace умудрилась устроить происшествие по очень похожей причине – в конструкцию и план полета вносится изменение, порождающее ошибку, которая не отлавливается существующими проверками, и совершенно исправная техника создает проблемы. И произошедшее наглядно показывает, что в космонавтике нельзя расслабляться. Даже хуже – безобразное освещение произошедшего показывает, что расслабились все, даже службы связи с общественностью. Но, как ни парадоксально, и в таком происшествии можно найти позитивные стороны – в 2019 году Ariane 5 должна будет запустить телескоп James Webb стоимостью 9 миллиардов долларов. А после аварии бдительность людей на время повышается.