Ariane 5 Uçuş 501
Uçuş 501 ilk uçuş fırlatıcı Avrupa Ariane 5 gerçekleşti,4 Haziran 1996. Roketin kalkıştan sadece 36.7 saniye sonra uçuşta parçalandığını ve patladığını gören bir bilgisayar arızasının ( hata olarak da adlandırılır ) neden olduğu başarısızlıkla sonuçlandı .
Basitleştirilmiş açıklama
Roket yukarıdaki 4.000 metre yükseklikte infilak Kourou Uzay Merkezi'nden içinde Guyana . Herhangi bir can kaybı olmadı, enkaz fırlatma rampasının nispeten yakınına düştü ve uçuş insansızdı.
Olay, otopilot tarafından kullanılan elektronik bilgisayarların bellek kayıtlarında bir tamsayı taşması nedeniyle , roketin navigasyon sisteminin arızalanmasına neden olarak hem roketin hem de faydalı yükün yok olmasına neden oldu. Bu yük, Cluster misyonunun toplam değeri 370 milyon dolar olan dört uydudan oluşuyordu .
Olay analizi
Olayların kronolojisi
Lansman şu tarihte gerçekleşir: 4 Haziran 1996için 9 saat 33 dakika 59 s GMT-3 kötü hava koşulları nedeniyle planlanan programın gerisinde 58. dakikada, ile (yerel saat). Bu Ariane 5 roketinin ilk fırlatılışı .
- At 9 saat 33 , roket motorları ateş edilir ve iki sistem atalet rehberlik (ana ve yedek) roketin rotasyonunu ve ivme ölçümü başlar.
- 37 saniyelik uçuştan sonra, roketin evrimi tarafından üretilen güçlü ivmeler , ana atalet yönlendirme sisteminin bilgisayarında, hemen hizmet dışı kalan bir tamsayı aşımına neden olur. Ana sistemle aynı olan acil durum yönlendirme sistemi aynı hasara uğradı ve aynı anda durdu. Otomatik pilot bu atalet yönlendirme sistemleri gelen bilgilere tam dayanır, o zaman artık roket kontrol vasıtası yer almaktadır. Görev başarısızlığı kaçınılmazdır.
- 3 saniye sonra otomatik pilot çalışmaya başlar. Daha sonra hizmet dışı olan iki atalet yönlendirme sisteminden gelen arıza sinyalinin yanlış yorumlanmasının ardından, otopilot yanlışlıkla şiddetli bir yörünge düzeltmesi emretti. İki toz hızlandırıcının (EAP) ve merkezi kademeli motorun memeleri gidebildiği kadar döndürülür ve roket dar bir dönüşle şiddetle yola çıkar.
- Roket bir anda önemli bir kaymayı sergileyen, yörünge sapan ve yan hızlandırıcılar ( takviye ) sonra ortaya çıkan güçlü bir nispi merkez dışı hava akımı ile yırtılır. Bu olay, roketin önleyici kendi kendini imha mekanizmasını anında tetikler. Yerdeki uçuş kontrolörü, roketle tüm temasını kaybetmiş, ayrıca imhasını uzaktan kontrol ediyor, ancak roket zaten patladı.
- Bulunmaktadır roket gelen enkaz yükseklikte 4000 hakkında m , mesafe içine atılmış ve 12 yaklaşık bir alana yayılmış olan Km 2 yakın uzay merkezinin içinde Kourou'daki, Fransız Guyanası .
Aslında, Ariane 4 roketi, Ariane 5'in üretimi için bir programlama modeli olarak hizmet etmişti. Bir kopyala ve yapıştır kullanıldı hacimsel verileri çoğaltmak için (bilimsel bakış açılarına göre başarılarına değdi), ancak Ariane 5 çok daha büyük ve ağırdı.
Roket basıncı, programlama sisteminin temel kodlarına uydu ve yinelenen haksız hacimsel değerler nedeniyle bir bilgisayar arızasına neden oldu. Kalkışa uygun olmayan, ölümcül patlamaya neden olan bir presimetre üretimi. İnsan kaynakları ve iş açısından çok paraya mal olan bir hata.
atalet birimleri
Bazen "atalet platformu" olarak da adlandırılan bir atalet yönlendirme sistemi , bir aracın hareketlerini sabit bir referans noktasına göre ölçmeyi mümkün kılan dahili bir bilgisayar , ivmeölçerler ve jiroskoplardan oluşan bir settir . araç. uzay, üç boyutlu. Bilgisayar, ivmeölçerlerin ve jiroskopların sensörleri tarafından elde edilen hızlanma ve açısal dönüş ölçümlerine dayanarak aracın konumunu, hızını ve eğimini belirler. Gemilerde, uçaklarda, füzelerde ve uzay araçlarında standart donanımdır.
Ariane 5 roketinde bulunan atalet yönlendirme sistemi, Ariane roketinin önceki modellerinde bulunanla aynıydı . Ancak, uçuş planı büyük ölçüde bu onun fırlatma farklıdır sırasında Ariane 5 izledi Ariane 4 : yörüngesi farklıdır ve roket tarafından araçlara açtığı ivmeler selefi tarafından üretilenler beş kat daha fazladır. İvme ölçer tarafından ölçülen aşırı yüksek değerler neden taşma bu neden yönlendirme sisteminin bilgisayar cihazı ile roket coğrafi konumunun hesaplanması sırasında çökebilir .
Ariane 4'e gelince, Ariane 5 atalet yönlendirme sistemi, uçuşun ilk kırk saniyesi boyunca hizalama ( kalibrasyon ) modunda tutulur , ardından otopilotun ateşlenmesi izler . Olay bu kırk ikinci periyotta meydana geldi. Ariane 5'te, normalde uçuşun başlangıcında kalibrasyon modunu sürdürmek artık gerekli değildi, ancak yine de kolaylık sağlamak için sürdürüldü.
tahta bilgisayar
Roketin yerleşik bilgisayarı, ana atalet yönlendirme platformunda bir arıza tespit ettiğinde, otomatik olarak yedek olana geçer. Ariane 5 Flight 501 örneğinde, ne yazık ki, yedekleme platformunun da ana platformla aynı sebeplerden dolayı kapalı olduğunu tespit edemedi ve ürettiği sinyalleri yorumlamaya devam etti. Bu arıza sinyalleri, onları yorumlayan ve roketin yörüngesinin ani bir şekilde düzeltilmesini emreden ve daha sonra planlanan uçuş planından tamamen sapan yerleşik bilgisayarı yanlış yönlendirdi. Araç bilgisayarı, aslında hiç gerçekleşmemiş bir sapmanın ardından bir rotayı düzelttiğine inanıyordu. Nedeni, bir kod parçacığının programlanmasındaki bir bilgisayar hatasıyla bağlantılı gibi görünüyor - düzeltilmedi - ve yine de bu geliştiricilerin ekranlarında çeşitli durumlarda kullanıldı.
Rokete uygulanan bu sıkı dönüş, daha sonra , iki yardımcı hızlandırıcıdan birinin yırtılmasına neden olan 20 ° ' lik bir yana kayma açısını aşmasına neden oldu. İki güçlendiriciden birinin bu kaybı , roketin "tek parça" düşmesi durumunda yerde zayiat yaratmamak için tasarlanmış bir güvenlik önlemi olan roketin kendi kendini imha etmesini tetikleyen bir anahtarı anında etkinleştirir .
Soruşturma
Uçuş, kamera, radar ve telemetri ile geniş çapta takip edildi ve atalet yönlendirme sisteminin arızası, soruşturma ekibi tarafından olayın nedeni olarak hızla tespit edildi.
Telemetri bilgilerin analizi için gönderilen uzay çalışmaları için National Center içinde Toulouse , Fransa bünyesinde bir ekip roket enkaz kurtarmak için çalışırken,. Yanmamış yakıt rezervleri gibi yangın tehlikesi oluşturan molozlara öncelik verildi . Az önce sona eren yağmur mevsiminden sonra bu bölge çoğunlukla mangrovlardan ve suyla dolu savanlardan oluştuğu için enkazın kurtarılması özellikle zordu. Gibi ağır parçaları memeler birkaç ton ağırlığında - - derin çamur gömülü su birkaç metre altında bulunmuştur ve asla kaldırılmıştır.
İki atalet güdüm sisteminin roket enkazından kurtarılması ve uçağın hafızasında hala mevcut olan bilgilerin analizi, uçuşun son saniyelerini hassas bir şekilde izlemeyi mümkün kıldı. Araştırma , seyrüsefer sisteminin özelliklerine ve uçuş iznini almak için gerekli laboratuvar testlerine odaklandı . Ariane 5'in gerçekçi uçuş koşulları altında atalet güdüm sistemleri ve araç bilgisayarı kullanılarak gerçeküstü uçuş simülasyonları, roket patlamasına yol açan olayları yeniden üretti. Sonuçlar, uçuş sırasında kullanılan uçağın hafızalarında bulunan bilgilere karşılık geldi.
Gilles Kahn , Ariane 5 uçuş 501 (1996) soruşturma komisyonunun bir üyesi olarak, Didier Lombard ile ortak yazar olarak araya girerek , temeldeki bilgisayar hatasının açık hale getirilmesine izin verdi .
Sonuçlar
Soruşturma komisyonunun raporunda şu noktalara dikkat çekildi:
- Laboratuvar simülasyonları normalde kalkıştan önce gerçekleşir. Bu simülasyonların başarısı, uçuş sertifikası almak için gerekli bir koşuldur. Ariane 4'te uzun süredir kullanılan navigasyon sistemi güvenilir kabul edildi ve Ulusal Uzay Araştırmaları Merkezi , bu cihazlar için uçuş simülasyonları yapmamasını istedi, bu nedenle fırlatma öncesi hazırlık maliyetinden 800.000 frank tasarruf etmesi gerekiyordu . Afet sonrası laboratuvarda gerçekleştirilen bu simülasyonlar, patlamanın kaçınılmaz olduğunu doğrulamayı mümkün kıldı.
- Bilgisayar hata neden atalet yönlendirme sistemleri için kapatıldı sırasında meydana uçağın kalibrasyon işleminin . Normal kullanımda bu kalibrasyon roket sabitken çok düşük değerler ölçer ve bu nedenle uçuş sırasında bu ölçümler yapıldığında elde edilebilecek yüksek değerlere karşı korunmaz. Ariane programının başlangıcından itibaren, olaydan on yıldan fazla bir süre önce, kalkış tarihlerinden sonra uçağı kalibrasyon modunda bırakma seçimi, ilk Ariane roketlerinde, gecikmeli bir kalkış durumunda, ilk Ariane roketlerinde olduğu gerçeğiyle motive edildi. 45 dakikadan fazla süren kalibrasyon prosedürünün yeniden başlatılması gerekliydi. Ariane 5'te artık durum böyle değil.
- Bir arıza durumunda ana atalet yönlendirme sisteminin otomatik olarak kapatılması, olaydan çok önce yapılmış bir tasarım seçimiydi. İki yönlendirme sistemine (ana ve yedek) aynı anda hasar verme olasılığı göz önünde bulundurulmamıştı ve bu nedenle sonuçlar Ariane 5 havalanmadan önce beklenmemişti. cihazlar. Bu durumlarda, genellikle aynı bir yedekleme cihazı işe yarayacaktır. Sorun, iki cihazın tasarım olarak kesinlikle aynı olması ve bunlardan birinin arızalanmasına neden olan şeyin, ikincisinin de arızalanmasına neden olma olasılığının yüksek olması gerçeğinden kaynaklanmaktadır. Bu nedenle, her ikisini de aynı anda "kaybetmek" oldukça mümkündür , bu da roketin otomatik pilotunu en eksiksiz bulanıklıkta bırakır.
- Bir atalet birimi, ivme ve açısal hız gibi laboratuvarda yeniden üretilmesi çok zor olan fiziksel nicelikleri ölçer. Laboratuvar testleri, atalet biriminin ölçümlerinin yapay olarak simüle edilmiş yanlış değerlerle değiştirilmesinden oluşur. Atalet birimi + yerleşik bilgisayar düzeneğinin güvenilir doğrulaması yalnızca test uçuşları sırasında yapılabilir (havacılık ve uzay endüstrisinde yaygın bir uygulama). Atalet biriminin özelliklerine göre, cihaz içindeki bir bilgisayar hatası cihazın hemen kapanmasına neden olmalı, hata cihazın kalıcı hafızasına ( EEPROM ) girilmeli ve diğer cihazlara bir arıza sinyali iletilmelidir. Ariane 5 için ölümcül bir olay olması durumunda uçağı kapatmak tasarım seçimidir.
- Atalet biriminin bilgisayarı, çok yüksek bir ölçüm durumunda ( taşma nedeniyle çökme ) bir bilgisayar hatasının oluşmasını önleyen korumalarla donatılmıştır . Bazı değerler için fiziksel olarak sınıra ulaşmak imkansızdır veya büyük bir güvenlik marjı vardır ve bu nedenle tasarımcılar bu bellek konumlarının asla çok büyük bir değere doyamayacağını düşünerek koruma koymamaya karar verdiler. Ancak olaya korumasız bir değerin aşılması neden oldu. Bu koruma kararları, Ariane 4 uzay programı sırasında farklı yükleniciler arasında ortaklaşa alındı .
Araştırmadan sonra CNES mühendisleri, Ariane 5 roketinin navigasyon yazılımının paradan tasarruf etmek için Ariane 4 için tasarlanmış olduğunu ve bunun da yazılım ile donanım arasında bir uyumsuzluğa yol açtığını fark ettiler.
Her şey tek bir küçük değişkene bağlıydı: bu, yatay ivmeye tahsis edildi. Gerçekten de, Ariane 4 tarafından üretilen maksimum yatay ivme, yaklaşık 64'lük bir ondalık değer verdi. 8-
bitlik bir bellek kaydında işlenen roketin yatay ivme değeri , bu,
ikili taban 2'de 8 = 256 değer mevcut, yeterli bir sayı 1000000 değerini ikili olarak veren ve yalnızca 7 bit gerektiren 64 değerini kodlamak için. Ancak Ariane 5 çok daha güçlü ve acımasızdı: ivmesi ikili olarak 100101100 veren ve 9 bitlik bir kayıt gerektiren 300 değerine ulaşabilir. Bu nedenle, 8 bit üzerinde kodlanan değişken , bellek konumu bu kadar büyük bir değeri kabul edecek kadar büyük olmadığı için bir
taşma yaşadı . Bir bit daha, dolayısıyla 9 bit üzerinde kodlanması gerekiyordu, bu da 2 9 -1 = 511'lik bir sınır değeri saklamayı mümkün kıldı , o zaman 300 değerini kodlamak için yeterliydi. Bu taşma saçma bir değerle sonuçlandı. . değişkende, gerçeğe karşılık gelmiyor. Domino etkisi ile yazılım, roketi bu hatalı verilerden kendi kendini imha etmeye karar verdi.
[ref. gerekli]
Notlar ve referanslar
Notlar
-
Havacılıkta patinaj, bir uçağın belirli bir yönde uçtuğu, ancak uzunlamasına ekseni takip ettiği rotadan saptığı fenomeni tanımlar. Bu manevra, gönüllü olsun ya da olmasın, normal olarak sapma kontrolü tarafından kontrol edilir veya düzeltilir .
Referanslar
-
(içinde) Ariane 501 Sorgulama Kurulu Ariane 5 Uçuş 501 Arızası , Paris,19 Temmuz 1996, 60 s. ( çevrimiçi oku [PDF] ) , Sayfa 5, Paragraf 3.
-
Yazılım Testinin İyileştirilmesi: Teknik ve Organizasyonel Gelişmeler , Tim A. Majchrzak
-
" Ariane 501 Soruşturma Komisyonu Raporu " , deschamp.free.fr'de ,23 Temmuz 1996( 10 Mayıs 2018'de erişildi )
Şuna da bakın:
İlgili Makaleler
Dış bağlantılar