Kvaila vieneto klaida, kuri NASA kainavo 600 mln. USD Marso misiją – evincizmas

Greitas klausimas: jei lauke 30 laipsnių, ar turėtumėte dėvėti paltą?

Vienintelis techniškai teisingas atsakymas į tai yra 30 laipsnių Celsijaus ar Farenheito?

Taip pat galite manyti, kad vienetai priklauso nuo to, kas paprastai naudojama jūsų vietoje. Bet kokiu atveju 30 °C yra paplūdimio oras, bet 30 °F (-1,12 °C) yra žemiau užšalimo.

Spręsdami fizikos uždavinius galite padaryti panašią klaidą su vienetais, bet žinote ką, kam tai rūpi?

Koks yra blogiausias scenarijus?

Prarastumėte balą arba tiesiog negautumėte balų? Tai viskas, tiesa? Na, NASA turi ką pasakyti.

Kažkas iš tikrųjų susimaišė su vienetais ir NASA kainavo a 600 milijonų dolerių vertės kosminė misija.

Pasakojimo laikas.

NASA Marso klimato orbitos misijos nesėkmė (1999 m.)

Kaip NASA Mars Surveyor programos dalis, jie pradėjo dvi atskiras misijas, kurių pirmoji buvo Marso klimato orbiterio (MCO) misija (1998 m. gruodžio 11 d.), o kita – Marso poliarinio nusileidimo aparatas (1999 m. sausio mėn.).

„Mars Climate Orbiter“ pirmiausia turėjo būti išskleistas į orbitą aplink Marsą ir veikti kaip komunikacijos relė artėjant „Mars Surveyor '98 Lander“. arba Marso poliarinis landeris ir jo giluminio kosmoso zondai.

Nuo 1998 m. gruodžio 11 d. iki maždaug devynių su puse mėnesio, rugsėjo 23 d., MCO atvyko į paskirties vietą ir turėjo įvykdyti aerostabdymas sumažinti jo greitį ir pereiti į beveik apskritą orbitą aplink Marsą.

Tačiau „neatitikimai“ antžeminėse sistemose Žemėje sukėlė klaidą, dėl kurios buvo neteisingai apskaičiuota trajektorija, dėl kurios erdvėlaivis buvo per arti Marso, maždaug už 170 km nuo planetos paviršiaus, ir galiausiai erdvėlaivis nukrito į Marso paviršių.

Dėl šių vėliau nepavykusių misijų į Marsą JPL ir NASA paskyrė dvi gedimų peržiūros plokštes, o po to buvo įsteigta Marso klimato orbitos (MCO) Mishap Investigation Board (MIB).^.

Kas nutiko su Marso klimato orbiteriu

Kaip ir daugelis erdvėlaivių, „Mars Climate Orbiter“ (MCO) savo transliacinį judėjimą valdydavo stūmikliais, o reakcijos ratai buvo naudojami valdyti savo padėtį, ty orientaciją erdvėje.

Tačiau, kadangi reakcijos ratai laikui bėgant kaupia kampinį impulsą dėl išorinių sukimo momentų (pvz., saulės spinduliuotės slėgio ar kitų nedidelių asimetrijų), jie turi būti periodiškai nusausinami.

Šis procesas, žinomas kaip Kampinio momento prisotinimas (AMD), apima susikaupusio impulso iškrovimą, šaudant erdvėlaivio varikliais kruopščiai apskaičiuota priešinga kryptimi.

Taigi labai paprastai atsitinka taip, kad bet kuriam objektui priartėjus prie planetos, planetos gravitacija traukia erdvėlaivį į vidų, todėl erdvėlaivis nukrenta ant paviršiaus.

Kad taip nenutiktų, erdvėlaivyje esantys varikliai naudojami greičiui sulėtinti ir tam tikra kryptimi judinti, kad jis per daug nepriartėtų prie planetos ir pradėtų stabiliai skrieti aplink planetą.

Ir šie AMD įvykiai vyksta paketais, todėl kiekvieną kartą, kai įvyktų AMD įvykis, maždaug kartą per 17 valandų^{erdvėlaivyje įdiegta „Small Forces“ programinė įranga skaičiavo atliktų privairavimo įrenginio impulsų skaičių ir jo trukmę, o tada pagal privairavimo įrenginio išlygiavimą ir erdvėlaivio aukštį buvo naudojamas greičio pokyčio inercinės krypties nustatymas.}

Tada šie duomenys buvo perduoti atgal į antžeminę erdvėlaivio veikimo analizės sistemą (SPAS), kuri naudotų duomenis, kad patikslintų dabartinės erdvėlaivio padėties ir greičio įvertinimus. Trajektorijos komanda naudojo šiuos atnaujintus išėjimus, kad galėtų sekti MCO skrydžio trajektoriją ir nukreipti būsimus AMD įvykius.

Misijos plane buvo numatytas trumpas signalo praradimas praėjus maždaug 5 minutėms nuo Marso įterpimo į orbitą degimo pradžios, o tai iš esmės buvo tikėtinas užtemimas dėl erdvėlaivio praskleidimo už Marso.

Tačiau ryšys nutrūko likus 49 sekundėms iki numatomo taško ir ryšys taip ir nebuvo atstatytas.

Vėlesni skaičiavimai, atlikti naudojant patikslintus duomenis, atskleidė, kad erdvėlaivis į Marso atmosferą pateko maždaug 57 kilometrų aukštyje, kuris buvo gerokai žemiau, ir tai sukėlė katastrofą.

Pagrindinis gedimo veiksnys buvo dviejų bendradarbiaujančių komandų vienetų neatitikimas. „Lockheed Martin“, kuri sukūrė ir erdvėlaivį, ir antžeminės programinės įrangos dalis, veikė naudodama Didžiosios Britanijos imperijos vienetus (konkrečiai, svarų jėgą jėgos matavimams).

Erdvėlaivyje esanti programinė įranga apskaičiavo numatomą ∆v iš kiekvieno impulso teisingais vienetais, antžeminės SPAS nenaudojo šių duomenų, o atliko savo skaičiavimus.^.

Tuo tarpu NASA navigacijos komanda manė, kad programinės įrangos išvestis buvo metriniais vienetais (niutonais), nes SI vienetai yra agentūros standartas.

Šis nesusipratimas reiškė, kad vertės, apskaičiuotos svarų jėga, antžeminės navigacijos programinės įrangos neteisingai interpretavo kaip niutonus.

Kadangi 1 lbf ≈ 4,448 N, AMD įvykių metu apskaičiuoti variklio impulsai buvo neįvertinti maždaug 4,45 karto.

Dėl to kiekvienas AMD įvykis padidino variklio jėgą padidino greičio pokytį nei tikėtasi. Šis trajektorijos nuokrypis gerokai nustūmė erdvėlaivį nuo kurso ir galiausiai pasmerkė misiją.

Visiškas NASA patirtas nuostolis dėl MCO

„Mars Surveyor '98“ programos erdvėlaivio kūrimas kainavo 193,1 mln. Apskaičiuota, kad paleidimo kaštai yra 91,7 milijono dolerių, o misijos operacijos – 42,8 milijono dolerių, o tai iš viso sudaro 327,6 milijono dolerių.

Atsižvelgiant į infliaciją nuo 1998 iki 2025 m., tai yra apie 646 mln. USD, o tai *ahem*… yra gana didelė kaina, kurią reikia mokėti už tokią nereikšmingą žmogišką klaidą.

Išskyrus tai, jie taip pat turėjo atšaukti tolesnę misiją „Mars Polar Lander“, nes MCO turėjo būti tiltas tarp nusileidimo įrenginio ir Žemės.

Uždarymo mintys

„Žmonės daro klaidas. Problema čia buvo ne klaida. Tai buvo mūsų nesugebėjimas pažvelgti į ją iki galo ir ją rasti. Nesąžininga pasikliauti vienu žmogumi.”

Tomas Gavinas, NASA reaktyvinio judėjimo laboratorija

Tai yra gera pamoka tiems, kurie neįvertina vienetų svarbos bet kokioje mokslo rutinoje. Tai taip pat turėtų būti absoliučiai naudojama pedagoginėje aplinkoje, kad mokiniai tikrai pajustų vienetų svarbą.

Ir šis NASA įvykis yra tik vienas iš kitų tokių įvykių, kurie nepavyko dėl vienetų neatitikimo, pavyzdžiui, 1983 m. Boeing 767 skrydis iš Monrealio į Vinipegą turėjo leistis avariniu būdu, nes lėktuve nebuvo pakankamai degalų, nes Air Canada darbuotojai neseniai pradėjo naudoti metrinę sistemą, o ne įprastą sistemą.

Tokių renginių yra ir daugiau. Rekomenduojame perskaityti šį straipsnį: „Metrikacijos klaidos ir nelaimingi atsitikimai“, kurį paskelbė Nacionalinis standartų ir technologijų institutas, JAV

Nuorodos