Как погибли автоматические межпланетные станции “Фобос”

16:54 05/03/2018
👁 1 008

Фобос

Откровенно говоря, я уже утомился читать небылицы о гибели межпланетной станции «Фобос-1», да и «Фобос-2» тоже. Хотелось бы расставить все точки над i. Для начала представлюсь. Моя фамилия Молодцов, и в 1988 году я являлся техническим руководителем группы управления станциями «Фобос-1» и «Фобос-2».

Согласно всем директивным документам управление полетом автоматических станций «Фобос» должно было осуществляться из ЦУПа в Калининграде. Для этой цели в новом корпусе, построенном под программу «Буран», был выделен зал управления и вспомогательные помещения.

Математическое обеспечение в части планирования, создания бортовых программ и реализации было поручено отделу В.Н.Распопова. По исходным данным НПО имени С.А.Лавочкина программисты этого отдела, которые оказались высококлассными специалистами, начали разрабатывать «математику» планирования сеансов связи, формирования программ для программно-временной системы и математического моделирования этих программ. Надо сказать, что программно-временная система (ПВС), разработанная в НПО «Радиоприбор» (ныне РНИИ КП), представляла собой вычислительную машину на базе микропроцессора К588 и являлась рабочим инструментом для управленцев. С ее помощью реализовались программы управления бортовыми системами, в т.ч. научной аппаратурой, за исключением задач ориентации и управления движением, которые решал бортовой управляющий комплекс (БУК). Поскольку задачи полета требовали постоянной закладки в память ПВС новых программ, то во избежание ошибок они должны были проверяться на модели, которую создавали специалисты ЦУПа.

Замечу также, что все бортовые системы автоматических станций «Фобос» были вновь разработанными. Впервые на борту советской автоматической межпланетной станции (АМС) было такое обилие вычислительных машин, ведь, кроме ПВС и БУК, процессоры использовались в телеметрической системе, а также в целом ряде научных приборов. Для управления таким сложным бортом требовался и определенный уровень наземной математики, которая также разрабатывалась впервые.

Однако довести разработку математики до конца не удалось. Ближе к пуску изменилась позиция руководства НПО им. Лавочкина. Не желая быть «в пасынках» у ЦУПа, для которого на первом месте была пилотируемая программа, оно решило перевести управление в Центр дальней космической связи (ЦДКС) в Евпатории. Естественно, что с этого момента программисты ЦУПа практически прекратили работу над доведением математики до нужных кондиций.

Всё матобеспечение для ЦДКС, включая планирование, разработку бортовых программ и их моделирование, разработали специалисты НПО им. Лавочкина. Именно оно обеспечивало управление автоматическими станциями «Фобос» в первые полтора месяца полета. Но у управления из Евпаторийского ЦДКС было множество своих недостатков. Главными из них были состояние техники и человеческий фактор. Машины ЕС, которыми был оснащен ЦУП ЦДКС, постоянно то зависали, то просто ломались. Это приводило к задержкам в работе, а то и просто к ее срыву. С учетом каждодневной работы эти неполадки нарастали как снежный ком, а времени на профилактику вычислительных машин просто не оставалось.

Под человеческим фактором я понимаю обычную усталость, накопившуюся за два месяца работы вдали от дома. Поскольку «Фобос» был принципиально новой машиной, то для отладки бортовых систем требовалось постоянное присутствие «первой сборной» специалистов. Однако для обеспечения управления в течение 7 месяцев перелета и хотя бы 3-4 месяцев работы на орбите нужны были несколько смен, а вот их-то как раз и не было.

В этой ситуации то же руководство сделало обратный ход, т.е. перевело управление в подмосковный ЦУП, рассчитывая вернуться в Евпаторию к заключительному этапу. Причем этот ход был внешне оформлен и закреплен решением госкомиссии. А, как я уже говорил, создание математики в ЦУПе было «заморожено». За короткий срок специалистам ЦУПа удалось подготовить математику планирования сеансов, создания бортовых программ и цифровых массивов для БЦВМ БУК. Для доведения «до ума» математического моделирования требовалось больше времени.

Именно при таком состоянии программного обеспечения мы и приступили во второй половине августа к управлению из ЦУПа. Я думаю, нетрудно понять сложность перехода с одной математики на другую. Во всяком случае, необходимо было время на ее освоение, а его-то как раз и не было: управление нельзя было прерывать.

И вот здесь-то сказался один нюанс, роковым образом повлиявший на всю нашу работу. Дело в том, что система команд для управления станциями «Фобос», а также адресация памяти в ПВС и БУК, была восьмеричной. В то же время при создании бортовых программ отдельные параметры (время, количество команд) надо было задавать в десятичном виде. Хотя эти вещи были точно определены, программисты ЦУПа ввели для обозначения восьмеричных чисел букву «В» в конце. Мы возражали против этого, но переубедить не смогли.

Для наглядности можно представить такой гипотетический случай. Допустим, что с сегодняшнего дня опять ввели дореволюционную азбуку, где в конце слова после согласных обязательно ставился Ъ.

Даже если перед вашими глазами будет лежать инструкция, написав всего одну страницу, вы обязательно пропустите хотя бы одну из этих букв. Более того, прочитав по новой весь текст, вы этого не заметите, поскольку его смысл от этого не пострадал. Однако ошибка налицо. Очень скоро мы с этим столкнулись.

Поскольку перелет к Марсу длился 7 месяцев, постановщики различных научных экспериментов периодически обращались в группу управления с просьбой провести тестовые включения своих приборов. Часть из этих проверок была прописана в программе полета, но большая часть – нет.

Именно для проверки одного такого прибора – гамма-спектрометра ГС 14СЦФ, созданного в ГЕОХИ, и была разработана злополучная программа ПВС. С точки зрения ее смысловой части она была сделана абсолютно правильно, но при ее составлении в одном месте была пропущена буква «В».

При трансляции программы в коды командно-программной информации число без этой буквы было воспринято как десятичное и переведено в восьмеричное.

Зрительная проверка несколькими специалистами этой ошибки не выявила, а программа математического моделирования еще не была готова. Стоит отметить, что проверять вручную большой массив команд и так-то тяжело, но в данном случае это осложнялось тем, что сеансы связи с двумя аппаратами на перелете каждый длительностью по 5 часов проводились в ночное время. А длительная ночная работа явно не способствовала концентрации внимания. В результате программа 29 августа 1988 года была отправлена на борт АМС «Фобос-1». Замечу также, что 29 августа, т.е. в тот же день, стартовал космический корабль «Союз ТМ-6» с афганцем на борту, поэтому уже накануне у нас стали возникать проблемы с использованием вычислительного комплекса ЦУПа. Да и сместить в утро сеансы не удалось по той же причине. Впрочем, это всё отговорки.

Следующий сеанс был запланирован на 2 сентября. После выдачи команды на включение сеанса в назначенное время сигнал с аппарата «Фобос-1» получен не был. В течение нескольких часов предпринимались попытки установить с ним связь в сантиметровом и дециметровом диапазонах, пытались сменить комплект передатчика и задающего генератора, но безуспешно.

Вслед за этим в ту же ночь провели сеанс и с аппаратом «Фобос 2». С ним оказалось все в порядке. На всякий случай остановили отработку всех программ управления научной аппаратурой.

Под утро, захватив с собой все необходимые материалы, группа специалистов отправилась к себе в НПО им. Лавочкина разбираться в возникшей ситуации. Уже на своем рабочем месте, проверяя все заложенные 28 августа на борт программы (поскольку именно от них мы ожидали неприятностей), я обнаружил, что один из кодов выданных на борт команд не соответствует коду, введенному оператором планирования. Получалось, что бортовая программа должна была «вытащить» код команды из совершенно другой ячейки, нежели это было запланировано. Быстро проверив карту памяти, что вообще-то должен был сделать 29 августа в ЦУПе, я, к своему ужасу, обнаружил, что в этой ячейке лежит код 225, соответствующий команде на закрытие пневмосистемы. Эта команда была выдана из программы 31 августа, спустя 53 часа после ее запуска.

Стало ясно, что после перекрытия магистрали аппарат просто отвернулся от Солнца, а после разряда батареи гибель его стала неизбежна. Несколько позже в Институте космических исследований промоделировали динамику аппарата под действием солнечного ветра и выяснили, что «Фобос-1», медленно вращаясь, занимает устойчивое положение, при котором панели солнечных батарей параллельны солнечным лучам. Между прочим, на автоматических межпланетных станциях предыдущего поколения панели СБ были чуть отклонены назад, у «Фобосов» же они были перпендикулярны направлению на Солнце.

Отклоненные назад панели обеспечивали стабилизацию аппарата и делали ее устойчивой при воздействии солнечного ветра. Правда, замечу, что стабилизация происходила только при вращении аппарата относительно направления на Солнце. Если же такого вращения не было, то аппарат мог спокойно повернуться и относительно других осей.

Поначалу мы грешили на ошибки матобеспечения ЦУПа, однако вместе с программистами быстро обнаружили ошибку – отсутствие буквы «В» после одного из чисел.

Практически весь сентябрь продолжались попытки войти в связь с «Фобосом-1». Причем эти попытки строились на предположении, что аппарат, медленно вращаясь, развернется панелями к Солнцу: не все верили в результаты моделирования в ИКИ. Кроме того, предпринимались попытки подключить одноразовую литиевую батарею, предназначенную для энергопитания бортовой аппаратуры в сеансе сближения с Фобосом. Правда, для этого было необходимо, чтобы приемники были запитаны. Но все попытки оказались тщетными.

В это время продолжалась работа с «Фобосом-2». До ввода в строй математической модели закладка на борт каких-либо новых программ была запрещена. Спустя некоторое время эта модель была создана программистами ЦУПа, отлажена и сдана управленцам. Параллельно в НПО им. Лавочкина был создан стенд физического моделирования, основу которого составил технологический комплект ПВС. После ввода их в строй ни одна программа и ни один сеанс не подписывались без математического и физического моделирования. Это позволило достаточно успешно вести управление «Фобосом-2» вплоть до его безвременной кончины.

Впрочем, даже если бы мы своими руками не погубили «Фобос-1», его ждала бы участь «Фобоса-2».

Дело в том, что еще до пуска стало известно, что в конденсаторах К52, применяемых во вторичных источниках питания (ВИП) БЦВМ БУК, при ресурсных испытаниях обнаружили рост кристаллов серебра на обкладках, а это, как известно, прекрасный проводник. Заменить до пуска все конденсаторы было просто невозможно: ВИПы практически надо было разрабатывать заново.

Можно было бы, конечно, перенести пуск на 2 года, но баллистические условия 1990 года потребовали бы полной переделки аппарата. В результате понадеялись на русский «авось» и пустили вовремя.

Уже в ноябре 1988 года отдельные ВИПы начали «мигать». Но, поскольку БЦВМ БУК являлась трехканальной, да к тому же включалась только на время активных режимов, поначалу это не слишком мешало. Однако 21 января 1989 года перед проведением коррекции траектории отказали сразу все три ВИПа, сеанс коррекции был сорван. Простым выключением и включением БЦВМ удалось их оживить, а на следующий день провести коррекцию.

И хотя 29 января 1989 года «Фобос-2» вышел на орбиту искусственного спутника Марса, мы все понимали, что ходим по краю пропасти. Тем не менее, аппарат почти 2 месяца выполнял программу полета, постепенно приближаясь к конечной цели своего путешествия – Фобосу. Но когда до сеанса сближения с Фобосом, запланированного на 7-9 апреля 1989 года, оставалось 10-12 дней, во время проведения навигационной съемки Фобоса 27 марта опять отказали все три ВИПа. Выкарабкаться из этой ситуации нам уже не удалось.

Конечно, можно говорить, что нам не повезло и, продержись еще пару недель, мы выполнили бы основную задачу полета. Но было бы еще обидней, если бы ВИПы отказали в сеансе сближения с Фобосом и аппарат просто упал на него.

Впрочем, возвращаясь к «Фобосу-1», истинные причины его гибели заключались не только в пресловутой букве «В». Они были гораздо глубже. Достаточно назвать только две из них. Во-первых, на аппаратах «Фобос» переход с основной на резервную магистраль пневмосистемы происходил через выключение одной с последующим включением другой, т.е. эти два действия выполнялись двумя разными командами, одна из которых оказалась «убийцей». Для сравнения: на автоматических станциях «Венера» эти действия выполнялись одной командой, а значит, такой ситуации возникнуть не могло.

Во-вторых, клапанами газовых двигателей управляла БЦВМ БУК, а команды на открытие и закрытие магистральных клапанов выдавала ПВС, причем делала это без обратной связи. Судя по всему, после выдачи команды на закрытие пневмосистемы БЦВМ БУК среагировала на уход астроориентиров из полей зрения астроприборов, но ничего поделать не смогла, поскольку в ее арсенале не было команды на открытие пневмосистемы.

За такие ошибки должны нести ответственность не операторы группы планирования и управления, а главный конструктор аппарата.

Но все-таки самая главная ошибка заключалась в том, что, сделав принципиально новый аппарат, в первом же полете заставили его выполнять сложнейшую задачу – исследование Фобоса с близкого расстояния. Обычно для всех новых аппаратов существуют летно-конструкторские испытания, из которых извлекают уроки для последующих аппаратов. Здесь такого просто не было.

В качестве примера приведу полет космических аппаратов «Интербол». На них также была установлена программно-временная система. Но по итогам полета «Фобосов» бортовое программное обеспечение ПВС было доработано, а из наземной математики сделали просто «конфетку». В результате никаких замечаний по части создания бортовых программ в процессе управления не возникало, хотя, конечно, «Фобосы» сложнее «Интерболов» и по задачам, и по составу бортовой аппаратуры. Вот если бы «Интерболы» полетели раньше, или хотя бы аппарат типа «Фобос» в первом полете решал задачу попроще… Но, как известно, история не знает сослагательного наклонения.

Впрочем, похоже, что история, развиваясь по спирали, повторяется на сей раз в виде фарса. Новая программа исследования Фобоса – «Фобос-Грунт», узаконенная Федеральной космической программой, повторяет те же ошибки, что и 20 лет назад. Опять создается принципиально новый аппарат, и опять в первом же пуске он должен решить сложнейшую задачу – доставку грунта с Фобоса. Вот уж, воистину, как в анекдоте: только бледнолицый может два раза наступить на грабли.

Потом лишь будут удивляться в случае неудачи, но виновных не найдут. А ведь весь наш предыдущий опыт говорит о том, что успех приходит не сразу. Достаточно вспомнить любую программу создания космических аппаратов – будь то пилотируемые космические корабли или автоматические межпланетные станции.
____________________________
А теперь вернусь к тому, с чего начал. За прошедшие годы в различных средствах массовой информации появилась масса домыслов о гибели марсианских аппаратов, в т.ч. о гибели «Фобосов». Чего тут только не было: и вмешательство марсиан, и козни американцев, и диверсии, и даже неблагоприятное расположение звезд.

В частности, я был непосредственным свидетелем, когда во время сеанса съемки поверхности Марса прибором «Термоскан» 26 марта 1989 года (за день до гибели «Фобоса-2») на экране монитора появилась веретенообразная тень Фобоса на марсианской поверхности. Она послужила источником для написания стольких статей, что из них можно составить солидный фолиант.

Однако появление всех этих статей не случайно, поскольку наблюдается страшный дефицит серьезной литературы, посвященной отечественной программе исследования планет Солнечной системы автоматическими станциями.

В.А.Молодцов
«Новости космонавтики», 03 / 2004

О материале вспомнил “Клуб друзей космонавтики”


Источник

One Comment

  1. Владимир Орис:

    Для меня странно что. Как случилось что аппарат перешёл к вращению при сбоях в питании. По логике, форма аппарата для дальних космических перелётов и положение его центра тяжести должны быть такими, чтобы аппарат даже при отказе гироскопов и двигателей ориентирования сохранял перпендикулярное положение модулей солнечной электростанции к свету Солнца. Это гарантия того, что при любых перебоях и неурядицах электроника и все системы длительный срок сохранят работоспособность. Конструкторам аппарата это приходило в голову?

Добавить комментарий