Маринер 1 - Википедия - Mariner 1

Маринер 1
Атлас Агена с Mariner 1.jpg
Запуск Mariner 1
Тип миссииПролет Венеры
ОператорНАСА / JPL
Продолжительность миссии294,5 секунды
Не удалось выйти на орбиту
Свойства космического корабля
Тип космического корабляМоряк
на основе Рейнджер Блок I
ПроизводительЛаборатория реактивного движения
Стартовая масса202,8 кг (447 фунтов)
Мощность220 Вт (при встрече с Венерой)
Начало миссии
Дата запуска22 июля 1962 г., 09:21:23 (1962-07-22UTC09: 21: 23Z) время по Гринвичу
РакетаАтлас LV-3 Agena-B
Запустить сайтмыс Канаверал, LC-12
 

Маринер 1 был первым космическим кораблем американского Морская программа, рассчитанный на планетарный облет из Венера. В 1962 году он стоил 18,5 миллионов долларов США. Атлас-Агена ракета 22 июля 1962 года. Вскоре после этого взлететь ракета неправильно реагировала на команды из системы наведения на земле, создавая основу для явного отказа системы наведения, связанного с программным обеспечением.[1] Поскольку корабль фактически неконтролируемый, безопасность диапазона Офицер приказал разрушить его через 294,5 секунды после запуска.[2]

Согласно текущему отчету НАСА для общественности:[1]

Ракета-носитель работала удовлетворительно до тех пор, пока офицер безопасности дальнего плавания не обнаружил незапланированный маневр по рысканию (северо-восток). Неправильное применение команд наведения делало невозможным управление и направляло космический корабль к катастрофе, возможно, в Северной Атлантике. морские пути или в жилом районе. Команда на уничтожение была отправлена ​​за 6 секунд до отделения, после чего ракета-носитель не могла быть уничтожена. Радиоответчик продолжал передавать сигналы в течение 64 секунд после того, как была отправлена ​​команда уничтожения.

Роль программной ошибки в неудачном запуске остается в некоторой степени загадочной по своей природе, окутанной двусмысленностями и конфликтами между (а в некоторых учетных записях, даже внутри) различных учетных записей, официальных и иных. Миссия зонда была выполнена Маринер 2, который был запущен через 5 недель.

Космические аппараты и подсистемы

Космический корабль «Маринер-1» был идентичен «Маринер-2», запущенному 27 августа 1962 года. «Маринер-1» состоял из шестиугольник основание, 1,04 метра (3,4 фута) в поперечнике и 0,36 м (1,2 фута) толщиной, которое содержало шесть магний шасси, в котором размещена электроника для научных экспериментов, связи, кодирования данных, вычислений, времени, контроль отношения и регулятор мощности, аккумулятор и зарядное устройство, а также газовые баллоны для контроля ориентации и ракетный двигатель. На вершине основания был высокий пирамида -образная мачта, на которой были установлены научные эксперименты, в результате чего общая высота космического корабля составила 3,66 м (12,0 футов). По обе стороны от основания были прямоугольные солнечная панель крылья с общим размахом 5,05 метра и шириной 0,76 метра (16,6 × 2,5 фута). К одной стороне основания при помощи кронштейна прикреплялась большая направленная параболическая антенна.

Энергосистема Mariner 1 состояла из двух крыльев солнечных элементов, одно 183 × 76 см (72 × 30 дюймов), а другое 152 × 76 см (60 × 30 дюймов) с 31 см (12 дюймов) дакрон расширение (a солнечный парус ), чтобы уравновесить солнечное давление на панели. Эти панели питали корабль напрямую или подзаряжали герметичную серебряно-цинковую батарею на 1000 ватт-часов, которая должна была использоваться до развертывания панелей, когда панели не освещались солнце, и когда грузы были тяжелыми. Устройство переключения мощности и бустерного регулятора управляло потоком мощности. Связь состояла из 3-ваттного передатчика, способного работать в непрерывном режиме телеметрии, большой направленной тарелочной антенны с высоким коэффициентом усиления, цилиндрической всенаправленная антенна в верхней части приборной мачты и две командные антенны, по одной на конце каждой солнечной панели, которые получали инструкции для маневров на полпути и других функций.

Тяга для маневров на средней дистанции обеспечивалась одноразовое топливо (безводный гидразин ) 225 N ретро-ракета. Гидразин воспламеняли с помощью четырехокись азота и оксид алюминия пеллеты, а направление тяги регулировалось четырьмя реактивными лопатками, расположенными под камерой тяги. Контроль ориентации с ошибкой наведения 1 ° поддерживался системой азот газовые форсунки. Солнце и Земля использовались как ориентиры для стабилизации ориентации. Общее время и контроль выполнялись с помощью цифрового центрального компьютера и секвенсора. Температурный контроль был достигнут за счет использования пассивных отражающих и поглощающих поверхностей, тепловых экранов и подвижных жалюзи.

Научные эксперименты устанавливались на приборной мачте и основании. А магнитометр был прикреплен к верхней части мачты под всенаправленной антенной. Детекторы частиц были установлены посередине мачты вместе с космический луч детектор. А космическая пыль детектор и солнечный плазма спектрометр / детектор были прикреплены к верхним краям базы космического корабля. А микроволновый радиометр, инфракрасный радиометр опорные рупоры радиометра были жестко закреплены на диаметре 48 см (18,9 дюйма). параболический антенна радиометра, установленная в нижней части мачты.

Кроме того, небольшой флаг США размером 91 × 150 см (3 × 5 футов) был сложен и уложен на борту Mariner 1 (и Mariner 2), прежде чем он был прикреплен к Agena.

Ошибка запуска

Запуск был прерван из-за сочетания двух отказов: неисправности радиомаяка системы наведения GE Mod III-B и неисправной программы наведения. Неисправность радиомаяка возникла в момент T + 93 секунды, когда фаза усиления все еще продолжалась, и поэтому не дала немедленного эффекта (см. Ниже).

Радиомаяк на ракете отправляет данные о скорости на наземный компьютер наведения. Компьютер использует эту информацию и информацию о местоположении для вычисления поправок на курс, которые отправляются обратно в ракету.

Однако «антенна наведения на« Атласе »работала плохо, ниже технических характеристик. Когда сигнал, принимаемый ракетой, становился слабым и зашумленным, ракета теряла фиксацию на наземном сигнале наведения, подававшем команды рулевого управления».[3]

Машины Atlas-Agena использовали два разных варианта системы наведения для запусков с мыса Канаверал и Ванденберг. Оба они доставили много хлопот и вызвали несколько сбоев в полете, что привело к изменению конструкции системы наведения компанией General Electric в 1963 году.

У системы наведения была бортовая программа, которая могла быть активирована в случае потери сигнала с земли, но она содержала ошибочное уравнение. Транспортные средства Атлас летали на автопилоте только во время фазы ускорителя, и система наведения включалась после BECO (выключение двигателя ускорителя) для управления маршевым двигателем и корректировки траектории полета. Из-за неправильного программирования системы наведения вскоре после начала маршевого этапа произошли в основном незапланированные маневры по рысканью. Команда destruct была выдана безопасность диапазона Офицер Т + 294,5 секунды после запуска. У ступени Agena не было собственной системы разрушения для обеспечения безопасности по дальности из-за ограничений по весу, только система случайного разрушения с разделением (ISDS), которая была подключена к секции адаптера Atlas и отключена на стадии подготовки. Если Agena отделится от стека до Atlas SECO, заряды УСМИГ активируют и уничтожат его. Активация системы безопасности дальности на Атласе также уничтожит Аджену. Если бы не были приняты меры по обеспечению безопасности дальности с ракетой-носителем Mariner 1, Agena и отработанная маршевый отсек Atlas могли упасть в густонаселенном районе, поэтому необходимо было убедиться, что они были разбиты.

Есть несколько версий того, что произошло.

Ошибка транскрипции Overbar

Наиболее подробный и последовательный отчет заключался в том, что ошибка заключалась в расшифровке от руки математического символа в спецификации программы для системы наведения, в частности, отсутствующего надбавка.

Ошибка произошла, когда символ вручную переписывался в спецификации для программы навигации. Писатель пропустил верхний индекс (или над чертой ) в

под этим подразумевалось " п-е сглаженное значение производной по времени от радиуса R ". Поскольку функция сглаживания, указанная полосой, была исключена из спецификации программы, реализация обрабатывала обычные незначительные изменения скорости, как если бы они были серьезными, вызывая ложные исправления, которые сбил ракету с курса.[4][5][6] Затем он был уничтожен офицером безопасности стрельбища.[7]

Альтернативные объяснения отказов системы наведения

Загадочный характер проблем, которые привели к решению прервать работу Mariner 1, а также путаница в различных отчетах об инциденте привели к другим объяснениям в популярной прессе.

«Самый дорогой дефис в истории»

Многие учетные записи отмечают отсутствующий «дефис» ('-'), а не черную черту, либо в уравнениях, либо в компьютерных инструкциях, либо в данных. Например, Артур Кларк несколько лет спустя написал, что «Маринер-1» был «разбит самым дорогим дефисом в истории».[8]

Несколько факторов способствовали повествованию о "отсутствующем дефисе" и его долговечности, даже в официальных отчетах технических экспертов в JPL и НАСА. Среди приведенных факторов (или достаточно очевидных):

  • Верхняя черта имеет сходство с дефисом («‾» вместо «-»).
  • Было бы трудно объяснить настоящую ошибку американской общественности и ее избранным представителям.
  • Было внешнее политическое давление и внутреннее давление на график, так как миссия заключалась в следующем:
    • дорогостоящий провал трехстороннего сотрудничества (JPL, NASA, USAF),
    • узаконенный в нарративе США-СССР космическая гонка,
    • очень громкий, как первая планетарная миссия Америки,
    • и по очень плотному графику.

В узком промежутке (45 дней) до запуска Mariner 2 оставалось мало времени для запросов, расследований или взаимных обвинений. Официальные отчеты (которые включали упоминания об отсутствующем дефисе) были результатами расследования, проведенного менее чем за неделю.

Независимо от того, что могло послужить поводом для первоначальных сообщений об «отсутствующем дефисе», наиболее простое и наиболее последовательное объяснение, которое приняла бы общественность и Конгресс, вероятно, было бы предпочтительнее тех, кто просто хотел продолжить работу Миссия облета Венеры. Возможно, в этих рассказах были противоречия, но они были настолько технически сложными, что никто, кто мог вмешиваться в ход выполнения программы Mariner, вряд ли заботился о них или даже не заметил. (В конце концов, даже в одном более позднем аккаунте НАСА предполагаемый «дефис» указывается как отсутствующий в инструкциях в одном месте текста, а в уравнениях - в другом.[3]).

Неопределенность местоположения ошибки

Нью-Йорк Таймс, сообщая о результатах обзорной комиссии, говорится, что ошибка возникла из-за «отсутствия дефиса в некоторых математических данных». В том же отчете также говорилось, что дефис был «символом, который должен был быть введен в компьютер вместе с массой других закодированных математических инструкций».[9]

Такая непоследовательность или двусмысленность наблюдалась во многих последующих вариациях истории, официальных и иных. Версии истории с «пропущенным дефисом» получили официальную поддержку еще до конца месяца. Официальный представитель НАСА Ричард Б. Моррисон свидетельствовал перед Конгрессом, что предполагаемый дефис "дает команду космическому кораблю игнорировать данные, которые компьютер передает ему, до тех пор, пока радиолокационный контакт не будет снова восстановлен. Если этот дефис опущен, в системы управления космическим кораблем подается ложная информация. В этом случае , компьютер подал ракету влево, носом вниз, машина повиновалась и разбилась ".[10] (Обратите внимание, что Моррисон говорит, что космический корабль «разбился», а не намеренно уничтожен).

В отчете НАСА, представленном Конгрессу в 1963 году, дефис описывается как отсутствующий двумя разными способами:[11]

Совет по послеполетной проверке NASA-JPL-USAF Mariner R-1 установил, что отсутствие дефиса в закодированных компьютерных инструкциях 21 июля передал неверные сигналы наведения на космический корабль Mariner, усиленный двухступенчатой ​​системой Atlas-Agena, с мыса Канаверал. в редактировании данных заставил компьютер автоматически переключиться на серию ненужных сигналов коррекции курса, которые сбили космический корабль с курса, так что его пришлось уничтожить.

В том же отчете Конгрессу за 1963 год свидетельские показания Моррисона за предыдущий год изложены иначе:[12]

В своих показаниях перед Комитетом по науке и астронавтике Ричард Б. Моррисон, директор НАСА по ракетам-носителям, засвидетельствовал, что ошибка в компьютерных уравнениях для Венеры запуск космического корабля Mariner R-1 21 июля привел к его разрушению, когда он отклонился от курса.

В заключительном отчете о проекте JPL Mariner Venus в 1965 г. отмечалось, что на 4 минуте 25 секунде полета произошел «незапланированный маневр по рысканью»:[13]

... команды подавались, но неправильное применение уравнений управления уходил далеко от курса.

В отчете НАСА, опубликованном в 1985 году, Оран Никс предложил другую, немного отличающуюся учетную запись, но с ошибкой, связанной с программным обеспечением, все еще идентифицированной как отсутствующий дефис:[3]

Антенна наведения на Атласе работала плохо, ниже технических характеристик. Когда сигнал, полученный ракетой, становился слабым и зашумленным, ракета теряла фиксацию на наземном сигнале наведения, подававшем команды управления. Возможность была предвидена; в случае потери радионаведения внутреннее наведение, компьютер должен был отклонить ложные сигналы от неисправной антенны и продолжить свою сохраненную программу, что, вероятно, привело бы к успешному запуску. В этот момент произошла вторая ошибка. Каким-то образом в программе наведения, загруженной на компьютер, был удален дефис, что позволило ошибочным сигналам дать команду ракете повернуть влево и опустить нос. Дефис отсутствовал во время предыдущих успешных полетов Атласа, но эта часть уравнения не понадобилась, так как не было отказа радионаведения.

На веб-сайте НАСА теперь говорится, что проблема заключалась в следующем:[14]

... очевидно, вызвано комбинацией двух факторов. Неправильная работа бортового радиомаяка Атлас привела к потере сигнала скорости от транспортного средства на длительное время. Бортовой радиомаяк, используемый для получения данных о скорости, не работал в течение четырех периодов продолжительностью от 1,5 до 61 секунды. Кроме того, Комиссия по проверке полетов Mariner 1 Post установила, что отсутствие дефиса в закодированных компьютерных инструкциях в программе редактирования данных допускал передачу на КА некорректных сигналов наведения. В периоды бездействия бортовой маяк пропускание дефиса в программе редактирования данных заставил компьютер неправильно принять частоту развертки наземного приемника, поскольку он искал сигнал радиомаяка транспортного средства и объединял эти данные с данными отслеживания, отправленными для оставшегося вычисления наведения. Это привело к тому, что компьютер автоматически переключился на серию ненужных корректировок курса с ошибочными командами управления, которые в конечном итоге сбили космический корабль с курса.

Другая пунктуация

В других учетных записях ошибка заключалась в следующем:

  • А период напечатано вместо запятая, вызывая FORTRAN Цикл DO утверждение, которое будет неправильно истолковано (хотя нет никаких доказательств того, что в миссии использовался FORTRAN) в форме «DO 5 K = 1,3» интерпретируется как задание «DO5K = 1,3».[15] Есть неофициальные сообщения о том, что на самом деле такая ошибка была в НАСА программа вычисления орбиты примерно в это время, но это была программа для Проект Меркурий, нет Моряк, и утверждалось, что ошибка была обнаружена и исправлена ​​до того, как возникли серьезные последствия.[16]
  • Пропущенная запятая.[17]
  • Лишняя точка с запятой.[18]

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ а б "Маринер 1". 4.0.8. НАСА. 5 августа 2008 г.. Получено 14 февраля, 2009.
  2. ^ "Выстрел Венеры проваливается, поскольку ракета сбивается". Нью-Йорк Таймс. 23 июля 1962 г.. Получено 14 февраля, 2009.
  3. ^ а б c Публикация НАСА SP-480, Путешественники - Исследователи Машины, Оран В. Никс, 1985.
  4. ^ Нойман, Питер (27 мая 1989 г.). "Mariner I - без трюмов BARred". Дайджест рисков. Получено Двадцать первое октября, 2014.
  5. ^ Ceruzzi, Пол Э. Ceruzzi (1989). За гранью ограничений: полет входит в век компьютеров. ISBN  978-0262530828.
  6. ^ "История планетарного зонда". FAQ по космосу. август 2013. Получено 9 сентября, 2016 - через FAQs.org.
  7. ^ За гранью ограничений: полет входит в век компьютеров, Пол Э. Серуцци, стр. 203. В одна из примечаний к этой книге (стр. 250), автор пишет: «Та же самая некорректная программа использовалась в предыдущих запусках Ranger без каких-либо побочных эффектов».
  8. ^ Обещание космоса, Артур Кларк, 1968, п. 225.
  9. ^ "Ракета Венеры потеряна из-за отсутствия дефиса", Нью-Йорк Таймс, 27 июля 1962 г., цитируется в Дайджест рисков, Vol. 5, Выпуск №66.
  10. ^ Комитет по науке и астронавтике, 31 июля 1962 г., также цитируется здесь.
  11. ^ «Астронавтические и авиационные события 1962 года», отчет Комитету Палаты представителей по науке и астронавтике, 12 июня 1963 года. п. 131.
  12. ^ «Астронавтические и авиационные события 1962 года», отчет Комитету Палаты представителей по науке и астронавтике, 12 июня 1963 года. п. 333.
  13. ^ Заключительный отчет по проекту Mariner Venus (НАСА SP-59, 1965), стр. 87.
  14. ^ «Маринер 1», Версия 4.0.7, 2 апреля 2008 г.
  15. ^ За гранью ограничений: полет входит в век компьютеров, Пол Э. Серуцци, В стр.250, сноска 13 к главе 9, где Церуцци пишет, что «[S] поскольку у навигационного компьютера Atlas не было компилятора Fortran ...», а в сноске 14, «компьютер запуска Atlas даже не использовал Fortran, язык программирования Fortran. приукрашено таким образом - загадка ".
  16. ^ Дайджест РИСКОВ, т. 9, выпуск 54, "Моряк I [еще раз]", Марк Брейдер, 12 декабря 1989 г.
  17. ^ Известные ошибки.
  18. ^ JPL 101, стр.22.

внешняя ссылка