Vergessen, den Azimut zu ändern: Untersuchungsergebnisse für Ariane 5-Vorfälle

Die Notfallkommission, die den Vorfall mit dem Booster Ariane 5 am 25. Januar untersucht, hat letzte Woche ihre Ergebnisse veröffentlicht. Der Grund erwies sich als lächerlich und beleidigend einfach sowie sehr lehrreich - sie änderten die Standardflugaufgabe aufgrund der besonderen Anforderungen der Mission, vergaßen, den Azimut zu korrigieren, und eine perfekt funktionsfähige Rakete flog von der erforderlichen Route weg.


Start der Trägerrakete Ariane 5, Foto von Arianespace

Chronik der Ereignisse und Folgen

Die Ariane 5-Rakete mit zwei Telekommunikationssatelliten Al Yah 3 und SES-14 startete am 25. Januar um 22:30 UTC. Der Sendung zufolge schien der Flug normal zu verlaufen, aber in der zehnten Minute wurden die Telemetriedaten der Rakete nicht mehr angezeigt. Der Moderator der Sendung äußerte sich nicht zu dieser Tatsache. Daher war es eine unangenehme Überraschung, die Sendung nach 38 Minuten zu stoppen und die Anomalie nach einer Stunde zu melden. Die Suche nach Satelliten dauerte etwa eine weitere Stunde. Schließlich stellte sich heraus, dass sich die Satelliten im Orbit befanden, jedoch mit einer um 20 ° größeren Neigung.


Beispielflugbahn, Benutzerdiagramm des Cheburashka-Forums des Cosmonautics News Journals

Bereits am ersten Tag wurde nach öffentlich zugänglichen Informationen - der Ausstrahlung des Starts und dem vom Boden aus aufgenommenen Video des Raketenfluges - klar, dass die Ariane 5 aus irgendeinem Grund etwa 20 Grad südlich (rechts) des richtigen Kurses flog. Die Telemetrie verschwand wirklich, und dies lag an der Tatsache, dass Stationen, die Daten von einer Rakete empfangen, jenseits des Horizonts verschwanden. Nur die Notfallkommission konnte die Frage beantworten, warum dies geschah.

In der Zwischenzeit begannen die Satelliten, sich von einem geografischen Übergang zu einer geostationären Umlaufbahn zu bewegen. Ausgestattet mit chemischen und elektrischen Motoren bewegt sich Al Yah 3 schneller als SES 14 nur mit Elektromotoren.


Die durchschnittliche Höhe der Umlaufbahn wächst, Quelle


Und die Neigung sinkt, Quelle

Leider wird es notwendig sein, mehr Treibstoff auszugeben, um in die geostationäre Umlaufbahn zu gelangen, als nach anfänglichen optimistischen Berechnungen. Das Korrigieren nur der falschen Neigung würde nur 165 m / s erfordern, aber Ariane 5 brachte die Satelliten in eine Umlaufbahn, in der sich das Apozentrum und das Perizentrum nicht am Äquator befinden (was für eine normale Geoübergangsbahn erforderlich ist). Aufgrund der natürlichen Präzession der Umlaufbahn würden sie schließlich dort landen, müssten aber bis etwa September warten. Gemessen an der Tatsache, dass sich die Satelliten bewegten, fanden sie eine bessere Lösung als acht Monate zu warten, aber es wird bis zu 1100 m / s dauern, um dieses Problem zu beheben.

Ergebnisse und Fragen

Die veröffentlichten Ergebnisse der Kommission deuten darauf hin, dass die Rakete voll funktionsfähig war, aber eine falsche Flugmission ausführte. Aufgrund der „besonderen Anforderungen“ der Mission musste der Azimut für das Trägheitsnavigationssystem auf 70 ° anstatt auf die üblichen 90 ° eingestellt werden. Dies wurde jedoch nicht durchgeführt, und bei Überprüfungen vor dem Start wurde kein Fehler festgestellt. Leider beschreibt die Pressemitteilung den Grund zu kurz (buchstäblich ein paar Zeilen, nachdem die Rakete für ihre Wartungsfreundlichkeit gelobt wurde und bevor versichert wurde, dass dies nicht wieder vorkommen wird), sodass Sie nach zusätzlichen Informationen suchen und erklären müssen, was gemeint war.

Laut der französischen Zeitschrift Aero Spatium bestand die Einzigartigkeit der Mission darin, dass einer der Kunden verlangte, seinen Satelliten senkrecht zur Flugrichtung zu trennen. Zu diesem Zweck musste die obere Stufe eingesetzt werden, und es scheint, dass dies einige Probleme für das Steuerungssystem verursachte, das offensichtlich physisch um 20 ° gedreht wurde, so dass die Trennung in einem Winkel von 70 ° statt 90 ° erfolgte. Aus diesem Grund mussten Änderungen vorgenommen werden in das Flugprogramm. Die Rakete flog auf derselben Flugbahn wie zuvor, aber das gedrehte Steuersystem sollte die Rakete auf den Azimut von 70 ° richten. Und sie haben vergessen, diese Änderung am Programm vorzunehmen. Infolgedessen drehte das Steuerungssystem Ariane 5 auf den üblichen Azimut von 90 °, der sich in diesem Fall mit der Drehung des Steuerungssystems selbst überlappte, und die Rakete flog mit einer Geschwindigkeit von 90 + 20 = 110 °.

Die Frage, warum das Steuerungssystem physisch gedreht wurde, bleibt unbeantwortet. Wenn es eine gyrostabilisierte Plattform mit mechanischen Gyroskopen auf der Rakete gäbe, wäre die Version der Gefahr des Faltens der Rahmen von Gyroskopen offensichtlich. Aber auf der Ariane 5 gibt es Laserkreisel, die keine Rahmen haben und keine Angst vor diesem Problem haben.


Schulungsklasse für Notfall-Crash-Bediener, Quelle

Es ist auch sehr traurig, dass der Bericht der Notfallkommission kein Wort über das Verhalten der Betreiber der Notbeendigung des Fluges (RSO) sagt. Einerseits war die Rakete wirklich einsatzbereit. Auf der anderen Seite flog sie auf einem offensichtlich falschen Kurs, der außerhalb der zulässigen Reichweite lag und nur wenige Kilometer von der dicht besiedelten Stadt entfernt war. Und wir können nicht sagen, ob das RSO unzureichende Informationen erhalten hat, ob es in der Lage war, die Situation schnell einzuschätzen und zu dem Schluss zu kommen, dass die Rakete nicht untergraben werden musste oder einfach nicht rechtzeitig reagieren konnte. Persönlich erscheint mir die erste Option unwahrscheinlich - ein fehlerhaftes Steuerungssystem kann Sie über die „richtige“ Flugrichtung informieren, daher sind externe Steuerungssysteme logisch. Und von den letzten beiden Optionen scheint mir letztere wahrscheinlicher zu sein. Es ist unwahrscheinlich, dass Menschen unter Stress die Folgen eines Kursfehlers von 20 ° schnell einschätzen können, und es ist logisch, hier einfache Algorithmen zu verwenden: "Wenn wir in die falsche Richtung fliegen, hören wir auf zu fliegen."

Fazit

Nur zwei Monate nach dem Unfall der russischen Fregatte gelang es Arianespace aus einem sehr ähnlichen Grund , einen Unfall zu arrangieren. Das Design und der Flugplan wurden geändert, was zu einem Fehler führt, der von vorhandenen Kontrollen nicht erfasst werden kann, und perfekt funktionierende Ausrüstung führt zu Problemen. Und was passiert ist, zeigt deutlich, dass man sich im Weltraumprogramm nicht entspannen kann - 15 störungsfreie Jahre und 83 Starts (alle Versionen von Ariane 5) bieten keine Zuverlässigkeit für sich. Noch schlimmer - die hässliche Berichterstattung über den Vorfall zeigt, dass sich alle entspannt haben, auch die PR-Dienste. Paradoxerweise kann man bei diesem Vorfall die positive Seite finden - 2019 muss Ariane 5 das James Webb-Teleskop im Wert von 9 Milliarden US-Dollar auf den Markt bringen. Und nach dem Unfall steigt die Wachsamkeit der Menschen für eine Weile.