V kosmonautice neexistují nevýznamné drobnosti  
Kosmonautika je špičkový obor lidské činnosti, který chyby odpouští jen výjimečně. Stroje, které se vydávají do kosmických hlubin jsou důkladně testovány na Zemi, aby se mohly připravit na všechny možné scénáře, které je ve vesmíru čekají. I přes tyto hloubkové testy ale občas dojde k selhání. Prakticky vždy se jedná o nějakou drobnost, na první pohled nevýznamný detail, ale jeho důsledky bývají dalekosáhlé.

 

Nejznámějším příkladem opomenuté "drobnosti" je asi ztráta americké sondy Mars Climate Orbiter,  která očekávala data v metrických mírách, zatímco řídící středisko posílalo údaje v mírách anglosaských. Dnešní článek ukáže, že i v současné době se může něco podobného stát.

 

Pokaždé, když do kosmu letí kosmická loď na svou premiérovou cestu, jsou všichni napjatí. Jedná se totiž o tolik komplexní stroj, že pravděpodobnost selhání není malá. Když se vloni k ISS poprvé vydala loď Dragon, překvapily ji nečekané odrazy laserů od japonského modulu Kibó – s tím nikdo předem nepočítal. Pozemní týmy ale reagovaly rychle a připojení mohlo pokračovat jen s drobným zpožděním. Před pár dny se k Mezinárodní vesmírné stanici vydala další nová kosmická loď – tentokrát Cygnus. A nečekaný problém přišel znovu, jen v jiné podobě.

 

Let Cygnusu probíhal přesně podle plánu, loď reagovala správně na všechny zasílané pokyny a zdálo se, že jejímu spojení s ISS nebude nic bránit. Loď se tedy přiblížila do vzdálenosti 15 kilometrů od stanice a přesně podle naprogramovaného scénáře si s obytným komplexem začala vyměňovat údaje o vzájemné poloze. Do této doby totiž obě tělesa dělila velká vzdálenost, loď tedy nemohla se stanicí komunikovat. Navíc s klesající vzdáleností roste nutnost přesnější navigace.

 

Zvětšit obrázek
Přílet Cygnusu k ISS se musel odložit o necelý týden. Zdroj: http://www.americaspace.com/


Cygnus byl ale z dat, která dostal od stanice zmatený. Neseděl mu totiž formát GPS dat. Řídící počítač to zcela pochopitelně vyhodnotil jako nestandardní situaci a zastavil celý přibližovací manévr. Abychom mohli správně pochopit příčinu nesouladu, opustíme na chvíli Cygnus a zaměříme se na technologii, se kterou GPS pracuje. Abychom mohli určit svou polohu, potřebujeme mít kontakt s několika satelity a kromě toho musíme pracovat se správným časem – každý satelit GPS proto na své palubě nese superpřesné rubidiové hodiny. Pokud to hodně zjednoduším – je potřeba vědět, kdy signál ze které družice vyletěl, aby bylo možné spočítat, jaká vzdálenost nás od družice dělí.

 

Jenže je tu jeden problém – Existují dva formáty času, které se pro GPS mohou požívat. Jeden totiž začíná s číslováním v roce 1980 (10-bit), druhý v roce 1999 (13-bit). Samotný časový formát vychází z počtu týdnů. Pokud bychom srovnali hodnoty obou verzí, lišily by se o 1024. Na ISS v modulu Kibó je nainstalovaný přístroj SIGI (Space Integrated INS [Inertial Navigation System]GPS). Ten v rámci programu PROX vysílá údaje vztažené k referenčnímu roku 1999. Ano, hádáte správně, Cygnus očekával údaje s referenčním rokem 1980. Co se tedy Cygnusu zdálo? Po přepočítání mu vycházelo, že je rok 1994.

 

Možná si říkáte jak je možné, že se na tuto chybu nepřišlo při pozemním testování – zkoušela se totiž vzájemná komunikace lodi s maketou systému SIGI. Tady běželo všechno dobře. Proč? Protože systém SIGI používaný na Zemi byl také nastavený na referenční rok 1980. Na první pohled pitomá chyba, která se při pozemním testování odhaluje jen velmi těžko. Na oběžné dráze ale způsobila zastavení přibližovacího manévru. Naštěstí nebyly následky horší. Pozemní týmy závadu rychle odhalily a za chvíli byla k dispozici softwarová záplata. Nebylo to nic těžkého, stačilo Cygnusu říct: „Ke všem svým časovým GPS hodnotám přičti 1024 a s výslednou hodnotou dál pracuj.“ Záplata se otestovala na Zemi a v noci z neděle na pondělí se úspěšně nahrála do palubního systému soukromé lodi. Následovat musel restart řídícího počítače, což byl ostatně hlavní důvod, proč se tato procedura musela odehrát v dostatečné vzdálenosti od ISS.

 

Zvětšit obrázek
Japonský modul Kibó – zde se nachází přístroj SIGI. Zdroj: http://iss.jaxa.jp/


Možná někoho z vás napadne, proč se na problém nepřišlo během příletu některé z předchozích lodí. Důvodem je shoda náhod. V první řadě tu máme loď HTV – ta během svého přiblížení systém PROX vůbec nepoužívá, takže je z obliga. Dále tu máme komerční Dragon. Ten sice využívá data PROX ze SIGI, ale nikoliv z japonského, ale z amerického modulu. Tím pádem se ani během jeho příletů na chybu nemohlo přijít.

 

Jak jsme si již řekli, tato závada neměla žádné fatální následky, jen se přílet odložil o necelý týden. Druhá část článku se ale bude věnovat případu, kdy měla nečekaná softwarová chyba za následek definitivní selhání sondy Deep impact. NASA sice definitivně nepotvrdila příčinu její ztráty, ale nejpravděpodobněji se jeví chyba, která nám opět přijde na první pohled jako malicherná drobnost, kterou bychom s trochou fantazie mohli přirovnat k fenoménu Y2K (aktuální byl před rokem 2000, kdy hrozilo, že počítače nezvládnou přechod data z formátu 19xx na 20xx).

 

Zvětšit obrázek
Sonda Deep impact už není funkční. Zdroj: http://i.space.com/


Sonda používala pro všechny své úkony časový formát uložený ve 32-bitovém formátu, který počítal desetiny sekundy od 1.1. 2000. Pokud bychom počítali, zjistili bychom, že 32-bitový formát by v tomto případě přestal stačit 11. srpna roku 2013 v 0:38 světového času. Pokud si uvědomíme, že NASA se sondou komunikovala vždy jednou týdně a poslední spojení přišlo 8. srpna letošního roku, je příčina nasnadě. Následovala poměrně očekávaná událost- automatický restart řídícího počítače. Ten ale dostal opět stejné údaje a tak se restart znovu opakoval. Sonda tím pádem ztratila orientaci – nemělo ji co řídit. Anténa mířící k Zemi najednou mířila jinam a stejné to bylo i se solárními panely. Následkem toho se rychle vyčerpaly baterie a ze sondy se stalo mrtvé těleso.

 

Na druhou stranu ovšem můžeme tuhle „chybu“ inženýrům vyčítat jen těžko. Vždyť Deep impact měla jen jeden hlavní úkol – bombardovat projektilem jádro komety Tempel-1. Tím pádem měla odejít do zaslouženého důchodu už v roce 2005, tedy dlouho předtím, než by někoho mohl 32-bitový formát pálit. Všechno, co sonda Deep impact udělala po své hlavní misi bylo už jen navíc.

 

Každopádně nám ale tyto dva nedávné příklady ukazují, že lety do vesmíru nejsou „běžnou rutinou“, jak se nám někdy může zdát. I inženýři, kteří staví rakety, kosmické lodě a sondy jsou jen lidé, kteří mají právo chybovat. I přes několikanásobné kontroly a testování se na něco prostě přijít prakticky nedá. Proto pokaždé, když do kosmu startuje nějaký nový aparát, cítíme zvláštní svíravý pocit, který nám říká – snad se všechno podařilo otestovat správně.


Zdroje informací:
http://www.kosmonautix.cz/viewtopic.php?f=52&t=305
http://dsl.sk/article.php?article=14668
http://dsl.sk/article.php?article=14674
http://www.kosmonautix.cz/viewtopic.php?f=30&t=200
http://www.kosmo.cz/modules.php?op=modload&name=XForum&file=viewthread&tid=1434
Zdroje obrázků:
http://blog.extreme-advice.com/wp-content/uploads/2013/01/error.png
http://www.americaspace.com/wp-content/uploads/2013/03/Cygnus_ISS_Docking-500×307.png
http://iss.jaxa.jp/en/kibo/about/images/iss_kibo.jpg
http://i.space.com/images/i/000/000/553/i02/h_esa_deepimpact_art_02.jpg?1291648816
Psáno pro: Kosmonautix a Osel.cz

Autor: Dušan Majer
Datum: 30.09.2013 08:20
Tisk článku


Diskuze:



Tento web používá k poskytování služeb, personalizaci reklam a analýze návštěvnosti soubory cookie. Používáním tohoto webu s tím souhlasíte. Další informace