Как один тумблер «Электрон» погубил
Завершено расследование аварии при первом пуске частной сверхлегкой ракеты-носителя Electron. Оказалось, что причиной аварийного завершения полета стала неправильная настройка оборудования подрядчика — всего из-за одного ошибочно выключенного тумблера с ракетой прервалась связь, и по действующим правилам пришлось отдать команду на ее аварийный подрыв.
Старт РН Electron, фото Rocket Lab
Хронология событий
25 мая, после трех переносов из-за погоды, состоялся первый испытательный пуск частной сверхлегкой ракеты-носителя Electron. Ракета, отличающаяся интересными техническими решениями и предназначенная для выведения до 225 килограмм на низкую орбиту, в этом пуске летела с габаритно-весовым макетом полезной нагрузки. По циклограмме полета первая ступень успешно отработала две с половиной минуты и отделилась. Вторая ступень запустила двигатель и штатно продолжала полет. В начале третьей минуты были благополучно сброшены створки головного обтекателя. Ракета достигла высоты 224 км, и в твиттере Rocket Lab написали, об успешном достижении космоса, но после четырех минут полета с ней пропала связь по основному каналу. Несмотря на то, что ракета летела над морем и не могла упасть не то, что в густонаселенные места, а вообще на сушу, были приняты правила, по которым в случае потери связи с земли передавалась команда на подрыв ракеты. В итоге «Электрон» не вышел на орбиту.
Основная версия аварии появилась очень быстро, но расследование заняло два месяца, чтобы исключить возможность ошибки. Оказалось, что канал связи, с которым работали операторы аварийного прекращения полета, обеспечивался подрядчиком. Параллельно телеметрию с ракеты по другому каналу получали специалисты Rocket Lab. И если по каналу подрядчика телеметрия стала портиться и в конце концов пропала, то по каналу Rocket Lab был виден нормальный полет вплоть до передачи команды на аварийный подрыв. Получается, что по какой-то причине взорвали нормально летящую ракету. И эту причину нашли в оборудовании, точнее, настройках оборудования подрядчика — там было выключено помехозащищенное кодирование (Forward error correction, FEC).
Помехи и тумблер
Когда ракета стояла на стартовом столе, она была близко к принимающим устройствам, и уровень сигнала телеметрии был очень высоким. После старта она стала удаляться, и мощность сигнала стала падать. Точнее, стал падать уровень сигнал/шум — сигнал от ракеты ослабевал, а фоновый радиошум оставался на прежнем уровне. В результате в какой-то момент шум стал забивать полезный сигнал, и качество телеметрии упало ниже допустимого. Над проблемой передачи информации по каналу связи с помехами задумались еще в середине прошлого века, и еще тогда придумали общий принцип — вместе с полезной информацией передается дополнительная, по которой, при наличии ошибок, можно восстановить то, что было передано. Простейший пример из 1950 года — код Хэминга:
Слева — исходное сообщение. За линиями справа и внизу — специальные контрольные биты, в данном случае показывающие четность количества единиц строки или столбца. В правой части в сообщение вкралась ошибка (отмечена красным). По значению контрольных битов можно исправить ошибку и восстановить исходное сообщение — во второй строке количество единиц должно быть четным, и во втором столбце — тоже. Следовательно, в ячейке на пересечении второго столбца и второй строки должна быть единица, а не ноль.
Возвращаемся к «Электрону». Кроме проверки настроек оборудования Rocket Lab провела натурный эксперимент — записанный с ракеты сигнал воспроизвели повторно с с аналогичным уровнем мощности, и с включенным помехозащищенным кодированием оборудование подрядчика приняло телеметрию без проблем.
В результате получилась трагикомическая и очень поучительная история — неправильного положения всего одного переключателя хватило, чтобы уничтожить здоровую ракету. Для Rocket Lab это урок в большей степени работы с подрядчиками, чем конструирования ракет, опыт, пусть горький, но полезный. Устранить такую проблему просто, и Rocket Lab пишут, что уже изменили свои процедуры. Для космонавтики в целом подобные ошибки не новость, мне, например, вспоминается история, как в начале трансляции выхода на поверхность Луны операторы одной из станций связи, нажимая не те кнопки, сначала перевернули Армстронга вверх ногами, а затем, пытаясь исправить ситуацию, еще и инвертировали цвета.
Польза и будущее
Первый полет «Электрона» вскрыл и реальную проблему. На видео можно заметить, что на участке работы первой ступени ракета медленно вращалась. Скорость была недостаточной для стабилизации вращением, и в целом для полноценной системы управления, которая стояла на ракете, такая стабилизация не нужна. Но и на серьезную аварию это не походило — ракета сохраняла управляемый полет. Оказывается, что это все-таки была ошибка при проектировании, и вращаться в нормальном полете «Электрон» не должен. Теперь об этой ошибке узнали, и к следующему пуску ее должны исправить.
Второй полет «Электрона» планируется провести в начале октября. На нем все так же не будет настоящего спутника. Уже известно название — «Все еще испытываем» («Still testing»). Радует, что Rocket Lab сохранили чувство юмора. Ошибки и неудачи, увы, неизбежны, но судя по серьезности подхода, который виден в работе Rocket Lab, они смогут извлечь из них полезные уроки.
