Причины гибели японской астрообсерватории Hitomi

0
4

Как уже установлено, обсерватория Hitomi была потеряна в результате цепочки неправильных действий операторов с Земли. Детали, раскрытые космическим агентством JAXA, показывают, что причинами потери космического аппарата стали недопустимое пренебрежение сигналами от системы обеспечения безопасности и отсутствие рабочих протоколов по запуску маневрового двигателя при измененной конфигурации.

Причины гибели японской астрообсерватории Hitomi

Система управления ориентацией обсерватории (СУОО), 26 марта, после поступившей к ней информации о недопустимом вращении от информационного модуля (ИМ), передала неверные данные в бортовой компьютер, что привело к раскрутки, неконтролируемому вращению и последующему распаду на несколько частей. Авария Hitomi произошла спустя месяц после успешного запуска, когда начались тестовые наблюдения за высокоэнергетическими источниками рентгеновского излучения. 28 апреля миссия объявлена потерянной.

В своем подробном расследовании JAXA воссоздало цепочку ошибок и нашла их основные причины. Для этого JAXA воспользовалось очень ограниченной телеметрией, поступившей после возникновения проблемы с ориентацией, а также задействовала наземные макеты.

Все началось в 18:01 (Гринвич) 25 марта, когда начался маневр ориентации, чтобы направить четыре рентгеновских телескопа от Крабовидной туманности к следующей цели наблюдения – Markarian205 (спиральная галактика NGC 4319). В 19:09 (Гринвич), аппарат выходил из периода, когда Земля блокировала поле обзора датчиков астроориентации (ДАО.) и система завершила сбор данных, чтобы войти в режим слежения.

После маневра, обсерватория должна была определить ориентацию, чтобы нацелиться на новый объект как можно быстрее, максимизируя время наблюдения. Чтобы выполнить это, программное обеспечение воспользовалось данными из информационного модуля (ИМ.), который возвратил информацию с высокой погрешностью измерения.

Это произошло в 19:10 (Гринвич) и не являлось проблемной ситуацией, поскольку данные по ориентации приводились к фактической величине после обработки информации от ДАО. Во всех предыдущих случаях все погрешности измерения ИМ. быстро приводились номинальным величинам.

Однако, данные от ДАО. не поступали в момент между 19:10 и 19:14 (Гринвич), когда система переключала режим слежения в режим прицеливания. Это произошло вследствие попадания в прицел ДАО. нескольких ярких звезд, что не позволило сразу выбрать правильную ориентацию. Эта проблема была известна с момента начала полета и ее устранение планировалось в конце тестового периода. Без дополнительных данных от ДАО. система управления ориентацией использовала только необъективные данные ИМ., которые указывали на вращение 21,7 градус/час, хотя космический аппарат на самом деле находился в стабильном положении.

Hitomi имел два ДАО. для избыточности, но бортовой компьютер, в случае не поступления данных от одного, игнорировал другой и использовал информацию от СУОО., которая просто полагалась на ошибочные измерения ИМ. Если бы произошло включение второго датчика, то обсерватория осталась «жива», но оно было подавлено, чтобы избежать потери времени при определении правильности ориентации. Когда ДАО №1, наконец, включился в 19:14 (Гринвич), разность между СУОО. и его показаниями оказалась больше одного градуса. В этом случае, СУОО. имела больший приоритет и программное обеспечение просто отклоняла данные датчика.

Важно отметить, что не предусматривалось какого-либо автоматического перехода Hitomi в безопасный режим в случае длительного отклонения данных ДАО., потому что конструктора заложили исключительно возможность наземного вмешательства, избегая ненужных переходов в безопасный режим и тем самым экономя время.

Выбранный подход давал самый большой приоритет наземным операторам, которые должны были следить за проблемами и вручную вмешаться в случае длительного отклонения данных датчика. Обсерватория посылала четкие сигналы о возникшей проблеме на три наземных станции в 20:49, 22:31 и 0:52 (Гринвич). Однако не последовало никакой реакции от диспетчеров из-за отсутствия конкретных инструкций, как реагировать на постоянные отклонения данных.

Еще один вывод, сделанный при расследовании – маневр ориентации 25 марта был выполнен в самом конце окна видимости наземных станций слежения, что не позволило сразу получить информацию о проведенном маневре и статусе обсерватории.

Следующая отказоустойчивая система, которая могла сберечь Hitomi, но была отключена – солнечный датчик. Обычно, солнечные датчики используются для оценки ситуации с ориентацией и в случае каких-либо отклонений позволяют вывести спутник в направлении на Солнце, пока не поступят команды с Земли. Hitomi отключили от использования солнечных датчиков, когда обнаружилась неисправность, чтобы не переходить в безопасный режим и тем самым сокращать время наблюдений. По существу диспетчера положились на информацию об ориентации с одного измерительного прибора и заблокировали все другие системы. 

Не обнаруживая команд с Земли, Hitomi начал устранять повышенное вращение, которого на самом деле не было. Бортовой компьютер отдал команду маховикам, что привело к настоящему набору оборотов. Импульс на реактивных колесах достиг 112Nms согласно поступившей телеметрии, что близко к предельно допустимому в 120Nms. С Земли скомандовали разгрузить импульс с колес, но система не сработала, так как спутник уже вышел из контролируемой ориентации.

Наконец, Hitomi переключили в безопасный режим между 0:52 и 1:04 (Гринвич), 26 марта, спустя несколько часов после того, как СУОО. не работала должным образом. В этот момент миссию еще можно было спасти. Включение маневрового двигателя позволило бы восстановить правильную ориентацию.

Уже сейчас понятно, что параметры, переданные с Земли на маневровый двигатель, были неправильными ввиду изменившейся конфигурации обсерватории после развертывания раздвижной фермы длиной 6,3 метра. Развертывание произошло 28 февраля и изменило центр масс и момент инерции – два очень важных параметра для того, чтобы точно контролировать крутящий момент при включении двигателя.

JAXA теперь признало, что не существовало какой-либо документации или рабочих инструкций для изменения параметров маневрового двигателя с учетом новой конфигурации. Еще 25 февраля JAXA начало составлять новый набор параметров, но не успело это сделать. Как следствие, оператор выполнял эту конкретную работу впервые. Каких-либо руководящих инструкций или специальной подготовки он не имел.

Результатом этой длинной цепочки ошибок, операционных неточностей и человеческого фактора стала вышедшая из-под контроля Hitomi. Вследствие увеличивающегося вращения от нее отделились солнечные батареи и раздвижная ферма, далее произошла потеря связи и преждевременное завершение перспективного научного полета. JAXA продолжит расследование, чтобы составить план по устранению подобных ситуаций и не допустить повторения судьбы астрообсерватории Hitomi.

Наверняка вы не раз задумывались о миниатюрной коптильне у себя на кухне. Тут вы сможете найти широкий выбор встраиваемых коптилен которые смогу воплотить вашу мечту, а команда профессионалов поможет с выбором решением возникших вопросов.