Ariane 5 501. járat
Az 501-es járat az European Ariane 5 hordozórakéta első repülése , amelyre sor került 1996. június 4. Kudarccal végződött, amelyet egy számítógép hibája okozott ( hibának is nevezték ), amelynek következtében a rakéta összetört és felrobbant repülés közben, mindössze 36,7 másodperccel a felszállás után.
Egyszerűsített magyarázat
A rakéta felrobbant a tengerszint feletti magasság 4000 m-rel a tér közepén Kourou , Guyana . Nem voltak áldozatok, a törmelék viszonylag közel esett az indítóállomáshoz, és a repülés pilóta nélküli volt.
Az incidens miatt egy egész túllépésének a memória adatait az elektronikus számítógépek által használt robotpilóta okozott a tény, hogy a rakéta navigációs rendszer, ami annak megsemmisítését, valamint, hogy a hasznos teher. Ez a hasznos teher a Klaszter küldetés négy műholdjából állt, összértékük 370 millió dollár .
Eseményelemzés
Az események időrendje
Az indításra sor kerül 1996. június 4A 9 óra 33 perc 59 s GMT-3 (helyi idő szerint), 58 perc elmarad a tervezettől, a rossz időjárás miatt. Ez az Ariane 5 rakéta első dobása .
- Abban 9 h 33 , a rakéta motorok tüzelt, és a két rendszer inerciális (fő és tartalék) kezd mérni a forgatás és a gyorsulás a rakéta.
- 37 másodperc repülés után a rakéta evolúciója által okozott erős gyorsulások egész szám túllépését okozzák a fő inerciavezetési rendszer számítógépén, amely azonnal megszűnik. A vészhelyzeti irányító rendszer, amely megegyezik a fő rendszerrel, ugyanazt a kárt szenvedte és ugyanazon a másodpercen állt meg. Az autopilóta , amely pontosan az e tehetetlenségi irányító rendszerekből származó információkra támaszkodik, akkor már nincs eszköze a rakéta irányítására. A küldetés kudarca elkerülhetetlen.
- 3 másodperccel később elindul az autopilóta . Miután a két inerciális vezetési rendszer hibás jelét tévesen értelmezték, majd üzemen kívül, az autopilóta tévesen erőszakos pályakorrekciót rendelt el. A két porgyorsító (EAP) és a középső fokozatú motor fúvókáit , amennyire csak tudják, elforgatják, és a rakéta hevesen elindul egy szoros kanyarban.
- A rakéta hirtelen eltér a pályájától, jelentős csúszást mutat, és az oldalsó gyorsítókat ( boostereket ) az akkor megjelenő erős relatív, középen kívüli légáram letépi. Ez az esemény azonnal beindítja a rakéta megelőző önpusztító mechanizmusát. A földi repülésirányító, miután elvesztette minden kapcsolatát a rakétával, távirányítja a pusztulását is, de a rakéta már felrobbant.
- A törmeléket a rakéta, amely található a tengerszint feletti magasság 4000 m , dobnak a távolság és szétszórva a terület mintegy 12 km 2 , közel a tér közepén a Kourou, a Francia Guyana .
Valójában az Ariane 4 rakéta programozási modellként szolgált az Ariane 5 gyártásához. Másolatot és beillesztést használtak érdekében, hogy megismételjük a térfogati adatokat (amelyek tudományos perspektívájuk szerint megértek sikert), az Ariane 5 mégis sokkal nagyobb és nehezebb volt.
A rakéta nyomása engedelmeskedett a programozási rendszer alapkódjainak, ami a tisztességtelen volumetrikus értékek duplikálása miatt számítógéphibát okozott. A felszálláshoz nem alkalmas nyomásmérő gyártása végzetesen okozza a robbanást. Olyan hiba, amely sok pénzbe került, az emberi erőforrások és a munka szempontjából.
Inerciális egységek
Az inerciavezérlő rendszer , amelyet néha "tehetetlenségi platformnak" is neveznek, egy belső számítógépből , gyorsulásmérőkből és giroszkópokból álló készlet , amely lehetővé teszi a jármű mozgásának rögzített referenciaponthoz viszonyított mérését a jármű. tér, háromdimenziós. A számítógép a gyorsulásmérők és a giroszkópok érzékelői által kapott gyorsulás és szögelfordulás mérések alapján határozza meg a jármű helyzetét, sebességét és dőlését. Hajók, repülőgépek, rakéták és űrjárművek alapfelszereltsége.
Az Ariane 5 rakétában lévő inerciavezetési rendszer megegyezett az Ariane rakéta korábbi modelljeivel . Az Ariane 5 indítása során követett repülési terve azonban nagyon eltér az Ariane 4-től : a pályája más, és a rakéta által a műszerekre gyakorolt gyorsulások ötször erősebbek, mint az elődje. A gyorsulásmérők által mért túl magas értékek túlcsordulást okoztak a rakéta földrajzi helyzetének az irányító rendszer számítógépes eszközével történő kiszámítása során, ami összeomlást okozott .
Ami az Ariane 4-et illeti, az Ariane 5 inerciális irányító rendszerét a repülés első negyven másodpercében a beállítási ( kalibrációs ) módban tartják, majd ezt követi az autopilóta meggyújtása . Ebben a negyvenkettedik időszakban történt az eset. Az Ariane 5-nél általában nem volt szükség a kalibrációs mód fenntartására a repülés kezdetén, de a kényelem érdekében mindazonáltal fenntartották.
Fedélzeti számítógép
Amikor a rakéta fedélzeti számítógépe a fő tehetetlenségi vezető platform meghibásodását észleli, automatikusan átvált a tartalékra. Az Ariane 5 501-es járat esetében sajnos nem észlelte azt a tényt, hogy a biztonsági mentési platform is ugyanazok miatt az okok miatt állt le, mint a fő, és tovább értelmezte az általa előállított jeleket. Ezek a hibajelek félrevezették a fedélzeti számítógépet, amely értelmezte őket, és elrendelte a rakéta pályájának hirtelen korrekcióját, amely aztán teljesen eltért a tervezett repülési tervtől. A fedélzeti számítógép úgy vélte, hogy egy olyan irányt korrigált, amely valójában soha nem történt meg. Úgy tűnik, hogy az ok egy számítógépes hibához kapcsolódik egy - nem javított - kódrészlet programozásakor, és mégis számos alkalommal használják e fejlesztők képernyőjén.
Ez a szoros fordulat, amelyet a rakétára vetettek, ekkor túllépte a 20 ° -os oldalcsúszási szöget , ami a két segédgyorsító egyikének szakadását okozta. A két hajtómű egyikének elvesztése azonnal aktivál egy kapcsolót, amely beindítja a rakéta önpusztítását, egy biztonsági intézkedést, amelynek célja, hogy elkerülje a földön a balesetek keletkezését, ha a rakéta "egy darabban" esik .
Vizsgálat
A repülést széles körben követte kamera, radar és telemetria , és az inerciavezetési rendszer meghibásodását a nyomozócsoport gyorsan megállapította az esemény okaként.
A telemetriai adatok küldték elemzésre a National Center for Space Studies in Toulouse , Franciaország , míg a helyszíni csapat azon dolgozott, hogy visszaszerezze a törmeléket a rakéta. Elsőbbséget élveztek azok a törmelékek, amelyek tűzveszélyt jelentettek, mint például az elégetlen üzemanyag- tartalékok . A törmelék visszanyerése különösen nehéz volt, mivel ez a régió főleg mangroveiból és vízzel teli savannákból áll, a most lezárult esős évszak után. Nehéz alkatrészeket, például több tonna súlyú fúvókákat találtak több méteres víz alatt, mélyen beágyazódva a sárba, és soha nem távolították el őket.
A két inerciavezetési rendszer kinyerése a rakétatörmelékből és a repülőgép memóriájában még mindig jelen lévő információk elemzése lehetővé tette a repülés utolsó másodperceinek pontos nyomon követését. A vizsgálat a navigációs rendszer specifikációira és a repülési engedély megszerzéséhez szükséges laboratóriumi vizsgálatokra összpontosított . Az utólagos repülési szimulációk, inerciális irányítási rendszerek és fedélzeti számítógép segítségével, az Ariane 5 reális repülési körülményei között reprodukálták azokat az eseményeket, amelyek a rakéta robbanásához vezettek. Az eredmények megfeleltek a repülés során felhasznált repülőgép memóriájában található információknak.
Gilles Kahn Didier Lombard társszerzőjeként az Ariane 5 501-es járat (1996) vizsgálati bizottságának tagjaként lépett közbe , lehetővé téve az alapul szolgáló számítógépes hiba egyértelművé tételét .
Következtetések
A vizsgálóbizottság jelentése a következő kérdéseket vetette fel:
- A laboratóriumi szimulációkra általában a felszállás előtt kerül sor. Ezen szimulációk sikere elengedhetetlen feltétele a repülési bizonyítvány megszerzésének. Az Ariane 4-en sokáig használt navigációs rendszer megbízhatónak bizonyult, és az Országos Űrkutatási Központ egyszerűen azt kérte, hogy ne végezzenek repülési szimulációkat ezekhez az eszközökhöz, ami 800 000 frankot takarít meg az indítás előtti költségeken. készítmények. A katasztrófa után a laboratóriumban elvégzett szimulációk lehetővé tették annak ellenőrzését, hogy a robbanás elkerülhetetlen.
- A számítógépes hiba , ami miatt a tehetetlenségi pályaorientációs rendszerek leállt során bekövetkezett repülőgép kalibrációs folyamat . Normál használat esetén ez a kalibrálás nagyon alacsony értékeket méri, amikor a rakéta álló helyzetben van, ezért nincs védve a magas értékekkel szemben, amelyek például akkor érhetők el, amikor ezeket a méréseket repülés közben végzik. Az a választás, hogy a repülőgépet felszállás után kalibrációs üzemmódban hagyják, az Ariane program kezdetétől számítva, több mint tíz évvel az eset előtt, az a tény indokolta, hogy az első Ariane rakétákon késedelmes felszállás esetén , újra kellett indítani a kalibrálási eljárást, amely több mint 45 percig tartott. Az Ariane 5 esetében ez már nem így van.
- A fő inerciavezetési rendszer meghibásodása esetén történő automatikus leállítása jóval az eset előtt történt. A két irányító rendszer (fő és tartalék) egyidejű károsodásának lehetőségét nem vették figyelembe, ezért a következményeket nem várták el, mielőtt az Ariane 5 felszállt volna. Az Ariane program terhelései bekapcsolják a véletlenszerű és pillanatnyi hibákat. az eszközök. Ezekben az esetekben általában egy azonos biztonsági eszköz teszi a trükköt. A probléma abból fakad, hogy a két készülék kialakításában szigorúan megegyezett, és ami egyikük meghibásodását okozhatja, nagy valószínűséggel a második is meghibásodhat. Ezért nagyon lehet egyszerre "elveszíteni" mindkettőt, ami a rakéta autopilotáját a legteljesebb homályban hagyja.
- Az inerciális egység megméri a fizikai mennyiségeket, például a gyorsulást és a szögsebességet, amelyeket a laboratóriumban nagyon nehéz reprodukálni. A laboratóriumi vizsgálatok abból állnak, hogy az inerciális egység méréseit mesterségesen szimulált hamis értékekkel helyettesítik. Az inerciális egység + fedélzeti számítógép-szerelvény megbízható ellenőrzése csak próbarepülések során végezhető el (a repülési és asztronautikai iparban bevett gyakorlat). Az inerciális egység specifikációi szerint az eszközön belüli számítógépes hibának azonnali leállását kell előidéznie, a hibát be kell vezetni az eszköz állandó memóriájába ( EEPROM ), és hibajelzést kell továbbítani más készülékekre. A tervezési döntés a repülőgép leállítása az Ariane 5 számára halálos kimenetelű esemény esetén.
- Az inerciális egység számítógépe védelemmel van ellátva, amely megakadályozza a számítógépes hiba előfordulását, ha a mérés túl magas (összeomlás a túlcsordulás miatt ). Egyes értékek esetében fizikailag lehetetlen elérni a határt, vagy nagy a biztonsági tartalék, ezért úgy döntöttek, hogy nem tesznek védelmet, a tervezők úgy vélik, hogy ezeket a memóriahelyeket soha nem lehet telíteni túl nagy értékkel. Azonban a védtelen érték túllépése okozta az esetet. Ezeket a védelmi döntéseket a különböző vállalkozók közösen hozták meg az Ariane 4 űrprogram során .
A vizsgálat után a CNES mérnökei rájöttek, hogy a megtakarítás érdekében az Ariane 5 rakéta navigációs szoftverét az Ariane 4-hez tervezték , ami inkompatibilitáshoz vezetett a szoftver és a hardver között.
Minden egyetlen kicsi változónak volt köszönhető: a vízszintes gyorsításhoz rendelt. Valójában az Ariane 4 által előállított maximális vízszintes gyorsulás kb. 64 tizedesértéket adott. A 8
bites memória regiszterben feldolgozandó rakéta vízszintes gyorsulásának értéke
bináris alapként 2 8 = 256 elérhető értéket ad meg , elegendő számot a 64 érték kódolásához, amely 1000000-at ad bináris formában és csak 7 bitet igényel. De az Ariane 5 sokkal erőteljesebb és brutálisabb volt: gyorsulása elérheti a 300 értéket, amely binárisan 100101100-at ad és 9 bites regisztert igényel. Így a 8 biten kódolt változó
túlcsordulást tapasztalt , mivel memóriahelye nem volt elég nagy ahhoz, hogy ilyen nagy értéket fogadjon el. Ezt még egy bitre kellett volna kódolni, ezért 9 bitet, amely lehetővé tette volna egy 2 9 -1 = 511 határérték tárolását, amely akkor elegendő a 300 érték kódolásához. Ez a túlcsordulás abszurd értéket eredményezett a változóban, nem felel meg a valóságnak. A dominóhatással a szoftver úgy döntött, hogy önpusztítja a rakétát e téves adatokból.
[ref. szükséges]
Megjegyzések és hivatkozások
Megjegyzések
-
A repülésben egy csúszás leírja azt a jelenséget, amikor egy repülőgép meghatározott irányban repül, de amelynek hossztengelye eltér a követett pályától. Ezt a manővert, akár önkéntes, akár nem, általában az irányváltás vezérli vagy korrigálja .
Hivatkozások
-
(in) Ariane 501 Érdeklődés Board Ariane 5 Flight 501 hiba , Párizs,1996. július 19, 60 p. ( olvassa el online [PDF] ) , 5. oldal, 3. bekezdés.
-
javítása Software Testing: Műszaki és szervezeti fejlesztések , Tim A. Majchrzak
-
" Az Ariane 501 vizsgálóbizottság jelentése " , a deschamp.free.fr oldalon ,1996. július 23(megtekintve 2018. május 10. )
Lásd is
Kapcsolódó cikkek
Külső linkek