Много разговоров о неудачном пуске ракеты (РН) "Союз-2.1б" с разгонным блоком (РБ) "Фрегат" с космодрома Восточный в последние дни. "Роскосмос" уже опубликовал (12 декабря) причины неудачи, но для многих все равно остается непонятно, в чем заключается реальная суть, и кто виноват в привальном запуске. Предлагаю разобраться "на пальцах", что же все-таки произошло, и можно ли это было предотвратить.
Старт РН
Для разбора полетов будем оперировать теми данными, которыми поделился заместитель генерального директора "Роскосмос" Александр Иванов. Итак, что произошло при запуске:
Замглавы "Роскосмоса" пояснил, что азимут (угол между направлением на север и на какой-либо объект) старта на Восточном составляет 168,8 градуса. "Союз" после взлета должен был повернуться на азимут 354 градуса, а "Фрегат" после отделения от третьей ступени ракеты - еще на 10 градусов, на азимут 344. Перед запуском система управления "Союза" вычислила для себя кратчайший путь до азимута 354 через вращение от азимута космодрома против часовой стрелки на 174 градуса, а разгонный блок, вместо того, чтобы рассчитать вращение до азимута 344 также против часовой стрелки, вычислил свой поворот в другую сторону - по часовой стрелке на 175 градусов.
Для того, чтобы пояснить сказанное более наглядно, предлагаю взглянуть на рисунок (углы вращения, что указаны в комментарии, отсчитываются, если смотреть на ракету снизу, мы же будем смотреть на них сверху - так удобнее).
Собственно, я постарался изобразить ровно то, что сказано представителем "Роскосмос". Поясню схему. Смотря на "Союз", кажется, что он симметричен и ему без разницы, в каком положении относительно поворота вдоль продольной оси лететь. Но это не так. Приборы (в частности, навигационные), лучше работают в определенном положении ракеты. Теоретически, им должно быть без разницы, но практически, могут быть сложности с диапазонами измерения углов. Поэтому РН после старта "переворачивается" в нужное положение. Это называется поворотом по крену, когда ракета поворачивается вокруг вертикальной оси при старте. Пример такого поворота можно увидеть на видео ниже (первый запуск с Восточного).
Надо отметить, что в большинстве случаев для выведения на одну и ту же орбиту, можно использовать два азимута наведения, поэтому при запуске по другому направлению эта ошибка не проявилась бы. Кстати, наклонение орбиты (угол между плоскостью орбиты и плоскостью экватора) не может быть меньше, чем широта точки старта. Эта одна их двух причин (помимо дополнительной скорости), почему точки запуска стараются делать ближе к экватору.
Азимут старта - это начальное положение, куда, грубо говоря, смотрит система отсчета РН. Для нормальной работы это направление надо развернуть на азимут наведения РН, то есть выставить приборы в 0. Раньше это делалось на стартовом столе: он вращался, и РН сразу наводили на нужный азимут. Сейчас все упростилось, и РН выполняет этот маневр после старта.
У "Фрегат" немного смещенная (на 10 градусов) система отсчета, поэтому он разворачивается на дополнительные 10 градусов после отделения.
Что произошло
Смотрим на схему. Для РН угол разворота будет: 354 - 168.8 = 185.2 градуса. И тут встает вопрос, почему говорят про 174 градуса. Возможно, есть дополнительные компенсации или это уже данные с учетом вращения Земли. Думаю, здесь серьезной ошибки нет.
Теперь самое интересное. "Союз" принимает совершенно верное решение: для поворота до 354 градусов, разворот по часовой стрелке на 174 (185) градуса. По каким-то непонятным причинам, РБ "Фрегат", перед стартом, принимает решение, что кратчайший поворот до 344 градусов будет против часовой стрелки на 175. Что на старте выглядит верным решением. Теперь что происходит в процессе разворота "Союз": РБ "Фрегат" фиксирует этот разворот РН и пропорционально увеличивает требуемый угол поворота со 175 до 363 градусов - все в том же (теперь уже неверном) направлении против часовой стрелки. То есть проблема в том, что "Фрегат" не осознал, что надо изменить направление поворота после того, как его угол требуемого поворота вырос больше 180 градусов. Видимо, при старте он жестко зафиксировал направление поворота. Это подтверждает "Роскосмос":
Когда ракета после взлета - с 5 по 22 секунду - начала поворачиваться против часовой стрелки на азимут 354, рассчитанный компьютером РБ поворот в другую сторону начал увеличиваться и вырос до 363 градусов.
Ну а дальше что произошло - всем известно:
Он успел повернуть на 55 градусов (из 363), затем включилась двигательная установка, дальше - неконтролируемая потеря ориентации и падение.
Стоить отметить: разговоры о том, что РБ "Фрегат" стоило удостовериться в правильном положении и только потом включать двигатели - абсурдны. Он был выведен на низкую разомкнутую орбиту, поэтому включение двигателей должно быть произведено сразу же. В противном случае он все равно упал бы.
Почему работало раньше
Как бы страшно это не звучало - везение. Раньше очень сильно везло. До этого "Союз" с "Фрегат" на других точках страта (Байконур, Плесецк, Куру) не делал такие сильные развороты и они всегда оба поворачивали в правильную сторону. Это особенность точки старта на Восточном при стрельбе в сторону севера.
Можно ли было предотвратить
Думаю, многие задают этот вопрос. Мое мнение - да, можно было. И вот почему.
- Если направление разворота в РБ "Фрегат" задается через полётное задание (ПЗ) и "Фрегат" его обязан послушно исполнить, то налицо явный косяк тех людей на земле, кто это ПЗ составлял. Зная логику работы "Союз", эти вещи должны быть проимитированы, тем более даже не нужен "Фрегат" в железе, достаточно симулятора. Явные проблемы кооперации разных коллективов.
- Если решение о направлении разворота РБ "Фрегат" принимает самостоятельно, то это косяк его. Потому что фиксировать направление поворота, не зная, куда развернется РН - неправильно. В данном случае при разработке РБ "Фрегат" не было уделено должное внимание тестированию.
Как видно, неудачный пуск - это результат халатности или неправильно поставленного процесса разработки. Такие вещи должны отлавливаться и отлаживаться на земле до старта. Более того, у таких вещей должен быть исполнитель, который должен быть привлечен к ответственности (на не в Facebook Рогозина).
Вообще, на такие вещи (проведение пуска в новых условиях), обычно выделяют деньги и открывают этап. Видимо, эти деньги в данном случае успешно освоили. То ли стенда нет нормального, то ли вообще не заморачивались с тестированием. В общем, грустно это.
Комментарии
скорее всего зафиксирована упрощённая модель, не учитывающая влияния прошлых этапов, и зафиксирована в полётном задании. в итоге даже при запуске ветровая обстановка может тоже обеспечить уход параметров вне поля допустимых для коррекции в рамках модели. Почему например у американцев очень критична погода.
Табуреточная технология, ардуинщики любители побырому слепили заказчику дивайс за наш счет.
Владеете ситуацией, или транслируете свои домыслы?
Если такие вещи нельзя проконтролировать/предотвратить - нельзя и запускать ничего. Конечно, это косяк.
Никакой неоконченный разворот по крену не помешал бы довыведению сам по себе, т.ч. Ваше объяснение слишком упрощено.
Это верно. Я старался упростить, чтобы максимально всем было понятно. Скорее всего, маневр Фрегата был чуть более сложным с изменением тангажа и рыскания. Но есть подозрения, что если у блока не был выставлен правильно азимут наведения, то он мог потерять ориентацию и кувыркаться не в ту сторону.
Автор - спасибо за подробное объяснение.
Вот я простой смертный и не понимаю почему у меня в машине стоит нафигатор, который всегда точно знает куда ехать, а тут целая ракета заблудилась. Странно это всё...
Ничего странного. Вы по спутнику определяете свое положение в пространстве (3 степень свободы). Помимо этого есть еще 3 степени свободы при ориентации в пространстве (куда вы повернуты). Для навигации РН используются инерциальные и оптические средства ориентации в пространстве. При движении РН ГЛОНАСС может обеспечивать только корректировку траектории (из-за накопленных ошибок инерциальной системы), не более.
Полагаю, что что ГЛОНАС в первую очередь может работать в роли компаса. Но не спорю, не силён в вопросе. Видимо наши запускальщики тоже.
Вам не стыдно предполагать что запускальщики про глонасс не знают?
Ошибки везде случаются. Взлет был недостаточно исследован, похоже. Ловушка в том, что работала логика, которая была опробирована на десятках и сотнях запусков ранее. Там просто никто не ждал ошибки. Ну это мое предположение.
А Глонасс на таких скоростях может быть и не работает или не обеспечивает необходимую точность. Инерциальные приборы в этой ситуации на много порядков точнее и надежнее. Проблема в алгоритме, а не в приборах.
Потому что по для навигатора разрабатывают большие команды по установленным методикам с полноценным тестированием и исправлением ошибок в последующих версиях.
А по для ракет пишут вчерашние студенты за 20-30тыр в месяц. Без тестирования, без необходимых стендов, без методик и без быстрой возможности проверить написанный код.
Должно быть наоборот, конечно.
Только сегодня утром смотрел по тв репортаж как навигатор отправлял водителей под "кирпич" и они не задумываясь ехали прямо в руки гаишникам. Так что не зарекайтесь, навигаторы тоже не идеальны. Просто Вам везло раньше, как и Фрегату до крайнего запуска.
Извините, но я не на удачу надеюсь, когда еду. В противном случае у меня аварий было бы не меньше, чем у нашей космической программы. А деньги у меня не из госбюджета, поэтому приходится головой думать. Как-то так ...
Строго говоря, навигатор не обязан знать про "кирпичи". Дорожные знаки - всего лишь "бантики" на упаковке.
Безусловно, за рулем надо включать мозги. Но раз навигатор прокладывает маршрут - он должен учитывать существующие ограничения движения
Например, навигатор может не поспеть за предприимчивыми ГАИшниками ;-)
Да и вообще... Я часто езжу на такси из точки A в точку B. Точки достаточно близки, меньше 10 минут езды. Только рекомендуемых навигаторами маршрутов видел штук пять (причём ни один из них не является оптимальным), а уж вариантов, которые используют водители - не менее двух десятков.
К маршруту, показываемому навигатором, следует относиться как к рекомендуемому. А авто вести в соответствие с тем, что глазами видишь, не выключая мозг.
Вот и хотелось бы, что бы так же и ракеты летали. Если рулилы не умеют или им денег мало - пусть идут бульдозеристами. Там и денег больше, и думать не надо. А старты пока притормозить, незачем деньги в море топить таким изысканным способом. Извините, достало.
{Печально вздыхает}
Автор текста
Роскосмос
Может все таки автор ДЕЙСТВИТЕЛЬНО попытается разобраться в вопросе и перестанет путать кто куда разворачивался.
Может вы сперва все-таки статью прочитаете полностью, а не по диагонали? Потому что я специально сделал на этом моменте акцент:
Если смотреть сверху, то повороты будут с точностью в противоположную сторону по сравнению с тем, что указаны в комментарии представителя "Роскосмос".
А откуда у Вас информация, что Союз, Фрегат и Роскосмос отсчитывают снизу ?
Ось крена направлена в сторону движения ракеты.
Потому что так принято. С самой зари авиации.
Собственно даже по расположению азимутов на вашем рисунке видно, что Союз должен был раворачиваться против часовой (сверху). Что совпадает с заявление роскосмоса. А вот ваши повороты нарисованы с точностью наоборот.
Разберитесь с углами. То, что написано у Роскосмоса, при взгляде сверху надо рисовать наоборот.
Разобраться с углами нужно вам. Так именно у вас 354-168,8=174.
у нормальных людей получается = 185.2. Налицо подгонка под требуемый результат.
Налицо то, что вы читаете непонятно каким местом и выдаете желаемое за действительное. По поводу этих данных Роскосмоса я четно обозначил:
Более того, отметил этот момент вопросом на схеме. Причин дополнительного вращения РН много, это нормально. В конце все компенсируется.
фактически вы говорите о косяке алгоритма, где не корректно обсчитывается маневр без учета всех степеней свободы аппарата (например, направление вращения). я прав или нет?
Не совсем понял вопрос. Косяк в том, что "Фрегат" принял (заложили в ПЗ) решение о направлении вращения без учета того, куда сперва повернется РН.
ну, ровно об этом я формально и написал: расчет направления вращения фрегата не учитывал"степень свободы" или координату "направление вращения РН".
грустно.
Все верно.
Элементарное исправление - поставить заглушку на проверку на углы больше 180 градусов по абсолютному значению.
Такие тупые и такие дорогие ошибки. Их можно было проверить без проблем до старта. Просто нужны люди в штате, которые за этим будут следить.
Даже не так. В ПО не просчитана элементарная возможная ситуация. Любой хороший программист ценен тем, что он просчитывает все возможные варианты, а не некоторые.
+++
меня и удивляет уровень квалификации тех, кто писал сам алгоритм и его стендовую проверку...
а когда вы узнаете уровень их зарплат, то тогда ваше удивление сменится непреходящим шоком.
тут вот какое дело...
уровни зарплат - другой срез проблемы.
если программер в Москве получает 100к, то почему такой уровень отсутствует в государственно значимых позициях?
а с другой стороны, если квалификация есть, то не сможешь ее пропить, раз работаешь или числишься на рабочем месте.
получается, государство не оплачивает даже тот труд, который ему явно приносит дивиденды. это - маразм в начальной или конечной стадии.
человек делает то, что не умеет. это уровень квалификации допущенных до решения таких задач.
в частной конторе ты за свои 100 к приносишь 200 в кассу. если не приносишь- то свободен, на выход. А чтобы ее принести, ты должен че-то такое родить, что у тебя за 200 КУПЯТ! те, кому это надо. В госконторе ты за свои 100к отчитываешься отчетом, который подпишут те, кто надо и тем, кому надо. КМК, если прям щас отдел тестирования роскосмоса вдруг лишится пятерки руководителей, на место которых назначатся лично Вовой замы этих руководителей- то завтра же в роскосмосе отдел тестирования начнет работать на порядок лучше. Если в роскосмосе сейчас за этот пуск огребут с конфискацией руководители по всей цепочке- от топов до конкретного отдела, проспавшего "углы поворота"- то завтра весь роскосмос будет эталонно-образцовым предприятием. А если выяснится, что ЗП программеров у них ниже средней по рынку среди данной категории наемных работников, и за это вдруг огребет топменеджмент- то и с ЗП у них сразу все станет хорошо. короче, как только появится личная персональная ответственность за результат у менеджмента- тут же случится порядок и благоденствие. а пока личной персональной нету- извините, никаких предпосылок для роста качества нет и не предвидится.
Что Вы, камрад! Рабочему и инженеру зарплата не нужна, они работают за идею. Жить они могут в картонных коробках, питаться радиацией от электронно-лучевого монитора. Если начинают капризничать, их можно смело увольнять, ведь в отдел кадров всегда стоит очередь. Короче, за квалифицированный персонал волноваться не надо, они, как вши, сами заводятся после подписания уставных документов юрлица, стопудово!
Просчитывает инженер, а не программист. А тут речь вообще идет про ошибку в полетном задании.
Нужна полноценная система моделирования полета, а этого похоже нет.
у меня до недавнего времени была должность инженер-программист. и просчитываю, и кодю, и потом покоденым просчитываю... сами, все сами...
А теперь представь, что тебе надо только кодить - а рядом отдел который только просчитывает, а рядом еще пара профи, с которыми можно посоветоваться. Плюс отдельный отдел тестирования, который тестирует не исходя из того что ты накодил, а из того, что надо заказчкику. И представь, насколько увеличится производительность труда всей вашей компании.
а у меня такое было :-). примерно раз в 8 производительность проседает. то, что двое таких как я, делали за месяц, нормальный отдел через пол года работы признал неподъемным и сложил в архив. те, которые просчитывают- они немножко не в курсе, как оно кодится, а после просчета матмодель- это криво описанный алгоритм, который медленно-медленно крутится в матлабе, и потому они там (просчетчики) просто не успевают дождаться того момента (им надо пару недель было ждать :-) чистого времени), когда их алгоритм упадет :-), кодеры- они эту модель как есть переносят в быстрый код, но нифига не могут понять, почему он падает (минут за сорок), а два профи, с которым можно посоветоваться- они как бы и рады помочь, но их никто не спрашивает, потому-что у матлабщиков все работает, и вопросов нет, а у кодеров- неработает ничего, и они не знают, что спрашивать... специфика предметной области, однако.
Вы сейчас описываете ситуацию, когда на каждом этапе люди работают спустя рукава, а общее взаимодействие не налажено. Важна не только специализация, но и некоторая хорошо налаженная соревновательность в этом процессе - так называемая работа в команде. Каждый член команды должен не выполнять задание, а готовить свои решения для работы других команд - а для этого они должны очень тесно взаимодействовать. Нужно и чтобы руководитель все эти нестыковки обрабатывал и не допускал в дальнейшем. В нашей компании любые такие проволочки в работе внимательно разбираются всеми участниками, в них задействованными. Выносятся решения и все взаимодействующие люди работают в соответствии с этими решениями.
Такие команды конечно работают медленее, чем одиночка на старте. Но такие команды имеют взвешенные адаптируемые решения, которые живут на рынке по 10-15 лет. Все мои одиночные решения, которые я делал, не выдержали после моего увольнения - их некому стало поддерживать.
Все не угадаешь. Поэтому по всегда обкатывается. И тестируется. Опытные люди создают такой софт, что такие ошибки исключаются ещё методологически. Это так.
Роскосмос - это огромная структура. Можно строить любые стенды и нанимать любых людей. То есть такие ошибки отловить можно. Это те самые 20% дела, которые дадут 80% результата.
Ну наверное да.
Запретить в программах повороты на углы больше 180. Можно законодательно.
В данном случае это помогло бы.
Хорошая шутка! К тому же, не лишённая юмора.
Тут же считается не куда муравей поползет через одну секунду (хотя даже это приблизительно можно обсчитать), а считается, как будет поворачиваться ракета. Во втором случае число вариантов всё-таки довольно ограничено.
фрегат стартует в одном положении, включает двигатели - в другом. Крен-дифферент-азимут. Три угла. Переход не тривиален. Вообще вращение в 3Д - нетривиально. Сам очень много раз напарывался на кучу проблем.
Страницы