На 11 декември 1998 г. NASA изстрелва Mars Climate Orbiter от нос Канаверал с ракета Delta II. При старта сондата тежи 638 килограма заедно с горивото. Задачата ѝ е да изучава климата и атмосферата на Марс и да предава данните от спускаемия апарат Mars Polar Lander. Над девет месеца Mars Climate Orbiter лети към Марс и отвън всичко изглежда наред.
Евтина мисия с големи амбиции
Сондата е част от програмата Mars Surveyor ’98 – времето на лозунга на NASA „по-бързо, по-добре, по-евтино“. Построена е от Lockheed Martin. Корпусът е висок около 2,1 метра, слънчевият панел е дълъг 5,5 метра, а на борда има два научни инструмента – инфрачервен радиометър за температурата, праха и водните пари в атмосферата и цветната камера MARCI. Заедно със спускаемия апарат и изстрелването мисията струва 327,6 милиона долара.
Връзката се губи
На 23 септември 1999 г. настъпва моментът за влизане в орбита. Главният двигател се включва, за да забави сондата, и тя минава зад Марс. Сигналът изчезва 49 секунди по-рано от очакваното. Сондата би трябвало да се покаже отново след 21 минути, но не се появява. Връзката се губи. Екипите търсят сигнал още два дни, без успех. Едва на 29 септември инженерите откриват причината.
Къде е сбъркано?
Един инженерен екип на Земята, в Lockheed Martin, изчислява с програмата SM_FORCES импулса от малките запалвания на двигателите в паунд-сила по секунда. Това е английска мерна единица за импулс. Навигационният екип на NASA в Лабораторията за реактивно движение приема същите числа за нютон-секунди – метричната мерна единица за същия импулс. Един паунд сила е около 4,45 нютона, така че ефектът от всяко запалване се подценява 4,45 пъти.
Става дума за т. нар. разтоварване на маховиците. Сондата се ориентира с въртящи се маховици, а когато те натрупат твърде много въртене, малки двигатели се включват, за да го „свалят“. Слънчевият панел на сондата е само от едната ѝ страна и налягането на слънчевата светлина я завърта по-силно. Затова това се случва 10–14 пъти по-често, отколкото при подобни апарати. Всяко такова запалване влиза в сметката грешно и през целия полет отклонението се трупа. През първите месеци файловете с тези данни дори имат грешки във формата и навигаторите научават за запалванията от имейли на изпълнителя.
57 километра вместо 226
Последната корекция на курса е насочена към височина 226 километра над Марс. Седмица преди срещата навигаторите вече виждат 150–170 километра, а около час преди маневрата – до 110. След загубата изчисленията показват, че сондата минава само на около 57 километра от повърхността – почти 170 километра по-ниско от плана.
А колко ниско може да слезе? Минимумът, при който сондата би оцеляла, е 80 километра. Под него атмосферата е твърде плътна: съпротивлението и нагряването разрушават крехкия апарат.
- Изстрелване: 11 декември 1998 г.
- Маса при старта: 638 кг заедно с горивото.
- Планирана височина: 226 км.
- Реална височина: около 57 км при минимум за оцеляване 80 км.
- Грешката: множител 4,45 между паунд-сила и нютон.
Планираната орбита остава недостигната. Според комисията по разследването апаратът най-вероятно се разпада в атмосферата на Марс или отскача от нея и продължава в орбита около Слънцето.
Пропуснатите сигнали
Договорената спецификация за софтуерните интерфейси изисква данните да са в нютон-секунди. Никой не забелязва, че се подават в паунд-сила по секунда. Поне двама навигатори забелязват, че нещо не съвпада, но тревогите им не стигат до решение. Обсъжда се и допълнителна корекция на курса, която така и не е направена. NASA не хвърля вината само върху изпълнителя: проверките, които е трябвало да хванат грешката, са нейни.
Случаят става пример в учебниците. Всички се чудят как проверката е пропуснала грешката. Подобна дребна грешка поврежда и огледалото на телескопа Хъбъл, сбъркано с 2 микрона. А несъгласуваните системи създават проблеми и на Земята – когато през 1582 г. Европа сменя календара, от него изчезват десет дни.
Какво остава от мисията
Повечето задачи на Mars Climate Orbiter по-късно изпълнява Mars Reconnaissance Orbiter, изстрелян през 2005 г. Спускаемият апарат Mars Polar Lander също е изгубен няколко седмици по-късно, през декември 1999 г., по друга причина. Двата провала водят до сериозна преработка на марсианската програма на NASA. Урокът е прост: всяко число трябва да носи своята мерна единица. До Марс можеш да стигнеш с точна сметка. Една объркана мярка стига, за да изгориш.
Източници: Mars Climate Orbiter Mishap Investigation Board Phase I Report – NASA, Mars Climate Orbiter – NASA Science, Mars Climate Orbiter – Wikipedia