Znanost in tehnologija

Poudarki

  • Do uspeha "le malo manjkalo"
Ocena novice: Vaša ocena:
Ocena 4.4 od 41 glasov Ocenite to novico!
Schiaparelli
Schiaparelli bi moral biti visokotehnološki podvig, izkazal pa se je bolj kot meteorološki pojav. Na fotografiji krater, ki je ostal za njim. Fotografijo je posnela Nasina sonda Mars Reconaissance Orbiter. Foto: NASA/JPL-Caltech/University of Arizona
       Pristanek na Marsu je izziv, ki napak ne odpušča. Ta izziv moramo premagati.       
 Esa
Schiaparelli
Naprava se je pri odprtju padala obnašala precej drugače od pričakovanj. Z boljšim modeliranjem se to ne bi zgodilo, pravijo preiskovalci. Podoba je računalniško ustvarjena. Foto: ESA/ATG medialab
       Schiaparelliju je le malo manjkalo do uspešnega pristanka na Marsu, in to na predvideni lokaciji.       
 Preiskovalci
Schiaparelli
Zadnje metre bi se naprava upočasnjevala s pomočjo potisnikov. Ti so se prižgali le za tri sekunde. Podoba je računalniško ustvarjena. Foto: ESA/ATG medialab
       Zanimivo: če ne bi prišlo do zasičenja in bi tudi poslednja faza spusta minila brez težav, potem ne bi izvedeli za druge šibke točke, ki so k spodrsljaju prispevale. Tako smo odkrili, katerim področjem moramo do leta 2020 posvečati še posebno pozornost.       
 Jan Wörner, generalni direktor Ese
ExoMars
Celoten trojček misije ExoMars. Orbiter TGO (zgoraj) je že pri Marsu, leta 2020 sledi rover (desno), ki bo do tal prispel na pristajalni ploščadi (zadaj). Ploščad bo nadgrajena različica Schiaparellija. Foto: ESA/ATG medialab
Raketni žerjav
Nasa bo za svoj rover 2020 uporabila preizkušeno tehnologijo "nebesnega žerjava". Foto: NASA/JPL-Caltech

Dodaj v

Schiaparelli: Kaj je šlo narobe pri prvi evropski misiji na Mars

Lekcija za leto 2020
27. maj 2017 ob 15:13
Ljubljana - MMC RTV SLO

Prvi evropski pristajalnik za Mars Schiaparelli se je konec lanskega leta neslavno raztreščil na rdečih tleh. Evropska vesoljska agencija je po dolgotrajni preiskavi razkrila vzrok nesreče.

19. oktobra ob 16.48 po našem času so bile kamere v Esinem nadzornem središču usmerjene na Michaela Denisa, vodjo misije ExoMars. Evropa je poskušala prvič v zgodovini uspešno doseči tla 50 milijonov kilometrov oddaljenega planeta in Denis je bil, tako kot drugi inženirji ter visoki predstavniki agencije, vidno vznemirjen. Tisti trenutek bi moral evropski pristajalnik Schiaparelli že izvesti nevaren 6-minutni spust in se dotakniti tal Marsa. Ker signal med planetoma potuje deset minut, so morali vsi skupaj pod očmi svetovne javnosti in medijev, ki jih je Esa privabila za ta odmeven dogodek - le čakati. Povratni signal, potrditev delovanja 250-kilogramske naprave, pa tudi ob 17. uri ni prišel. Napetost in živčnost v nadzornem središču je bila jasno vidna ter naraščala z vsako dodatno minuto. Ko je minilo 25 minut, so predstavniki Ese hodili drug do drugega in pri polovični glasnosti razpravljali, kaj storiti. Obraz Michaela Denisa pa je povedal vse: Schiaparelli je namesto zmagoslavja poskrbel za še en vnos na seznamu propadlih misij na Mars. Precej dolgem seznamu.

K sreči je bil Schiaparelli razvit povsem kot testna naprava. Njegov osnovni namen je bil test pristajalnih tehnologij. Na tleh bi deloval le nekaj dni, kolikor bi dovoljevale baterije. Ključno dragocenost, podatke o spustu, je med drvenjem proti tlom pošiljal nazaj v živo. Esa je kmalu po dogodku ustanovila preiskovalno komisijo, ki se je zakopala v zbrane informacije. Zdaj je preiskava končana in na Esi pravijo, da je Schiaparelli svojo nalogo opravil. Poskrbel je za neprecenljivo lekcijo, ki jo bodo s pridom uporabili leta 2020. Takrat bo šlo zares, piše v Esinem sporočilu za javnost, in če nesreče po italijanskem astronomu poimenovanega robota ne bi bilo, potem bi ostale skrite številne hibe v pristajalnih tehnologijah.

Do uspeha "le malo manjkalo"
Esini strokovnjaki so prečesali velike količine podatkov, ki so jih zbirali številni senzorji na krovu Schiaparellija; preverili, točno kako je takrat deloval računalnik in kako so se na dogajanje odzivali programi. "Schiaparelliju je le malo manjkalo do uspešnega pristanka na Marsu, in to na predvideni lokaciji," so zapisali v poročilu (povzetek na voljo tukaj). Skoraj vse je namreč delovalo točno tako, kot bi moralo, do nesreče pa je pripeljal na videz minoren dejavnik. A ker je izid kljub temu katastrofalen, si agencija ne sme privoščiti nikakršnih spodrsljajev. Schiaparelli je bil zato preslabo pripravljen, programska oprema preslabo testirana in nekateri krizni scenariji premalo obravnavani, sklepajo preiskovalci.

Komisija je še pripravila kopico priporočil za prihodnost. Med njimi je namig, naj pri pripravi Esinega roverja za 2020 sodelujejo z Nasinim institutom JPL. ZDA so namreč v vsej zgodovini edina država, ki je uspešno pristala na Marsu (delna izjema je Sovjetska zveza, katere en pristajalnik je prišel na tla cel, a deloval le nekaj sekund).

Nesrečno sosledje dogodkov
Kaj točno pa se je dogajalo usodnega dne? Poročilo ga opisuje takole. Schiaparelli je bil 19. oktobra leta 2016 na pravilni poti. Tri dni prej se je ločil od nosilne sonde TGO; slednja je šla svojo pot proti utirjenju v orbito, Schiaparelli pa je ubral svojo, ki ga je morala pod točno določenim kotom vnesti v Marsovo ozračje. Vse to je potekalo po načrtih; Esa ima tukaj že precej izkušenj.

Sledilo je "šest minut groze", kot potovanje skozi ozračje redno označujejo inženirji vesoljske tehnologije. Schiaparelli (oz. krajše EDM) je v atmosfero udaril točno ob 16.42.22. Dogodek so zaznali akcelerometri, merilci pospeška, ki so opazili nenadno zaviranje.

Že kmalu po vstopu v atmosfero se je sonda začela nepričakovano hitro vrteti. Poročevalci menijo, da pojav z nesrečo ni neposredno povezan, lahko pa kaže na neenakomerno obrabo toplotnega ščita.

Oscilacija zmedla merilce
Ključen zaplet se je po njihovi oceni zgodil takoj po odprtju padala, ob 16.45.23. Naprava, po obliki podobna precej sploščenemu in zaobljenemu stožcu, ki pada s široko ploskvijo navzdol, je začela sunkovito oscilirati. Robovi spodnje ploskve so torej močno in hitro migljali.

Dogajanje je "presenetilo" merilno napravo IMU (enota za merjenje inercije). Tako kot je denimo določen termometer pripravljen le za temperature med 20 in 40 stopinjami Celzija, je bila tudi ta naprava narejena za določeno količino oscilacij. Dejanska količina oscilacij pa je očitno presegla vsa pričakovanja, zato je IMU javljal stanje zasičenja.

Raziskovalci ugotavljajo, da so na Esi predhodne Monte Carlo simulacije (statistični prijem za iskanje najverjetnejših zapletov) napačno zastavili. To se je poznalo tudi pri analizi mogočih scenarijev dogajanja po odprtju padala, ki so predvideli precej, precej manj stresa na opremo.

40 sekund po odprtju padala (16.46.03) je sicer naprava kot po načrtu odvrgla toplotni ščit.

Zmeda pri združevanju podatkov
IMU-jeve podatke je nato uporabil osrednji računalnik. Ta pa očitno ni bil pripravljen na to, da mu bo IMU toliko časa javljal zasičenost. "Predolgo trajajoče sporočilo o zasičenosti, ki ga je javljalo programje na IMU-ju, je poglavitni vzrok za Schiaparellijev spodrsljaj pri pristanku," piše v sporočilu.

Osrednji računalnik je namreč IMU-jev podatek o zasičenosti uporabil za nadaljnje izračune. Opravil je test skladnosti z meritvami naprave RDA (radar za merjenje Dopplerjevega učinka). Ko je računalnik združil podatke različnih virov, so se izračuni izjalovili. Orientacijo Schiaparellija v prostoru je namreč zgrešil za kar 165 stopinj. To bi pomenilo, da je kapsula obrnjena narobe, od spodaj navzgor; pri čemer toplotni ščit kaže proti zenitu.

Podatek o orientaciji je povzročil še več kaosa. Kosinus 165 stopinj je dal negativno vrednost (kosinus je vedno negativen kotu več kot 90 stopinj). In ker je negativna vrednost končala v enačbi o oddaljenosti od tal, je bil tudi končen izračun napačen. Schiaparelli je zaradi negativne vrednosti mislil, da je že globoko v Marsu. Sosledje slabe matematike je napravo pokončalo, in to zato, ker ni imela primernega programskega orodja za preverbo, ali je negativna višina sploh smiselna, izpostavlja Esino poročilo.

Programerji na misiji ExoMars bi morali takšno situacijo z zasičenostjo pri eni napravi predvideti, so kritični preiskovalci.

Mislil je, da je že na tleh
Sledilo je že znano zaporedje dogodkov. Schiaparelli je ob 16.46.46 mislil, da je že pristal. Protipotisne rakete, ki bi morale goreti 30 sekund, so se samodejno sprožile in po minimalnih treh sekundah delovanja ugasnile. Ob 16.48.00, ko je vodja misije Michael Denis pričakoval pristanek, je naprava treščila ob tla pri hitrosti 560 kilometrov na uro in za seboj pustila velik, črn krater. Še malo predtem so že začele obratovati znanstvene naprave, ki pa jim je domov uspelo poslati le nekaj osnovne telemetrije, za dejanske znanstvene meritve je zmanjkalo časa.

"Zavedati se moramo, da če bi bilo IMU-jevo trajanje sporočila o zasičenosti daljše od 15 ms, bi bil tudi sam pristanek najbrž uspešen. A v tem primeru nikoli ne bi našli drugih vzrokov in napak," so v sklepu opozorili Schiaparellijevi "forenziki". V programju so namreč našli še nekaj dodatnih hroščev, ki tokrat niso bili usodni, bi pa lahko zobe pokazali pozneje. Izvohali so tudi hibe v splošnem ravnanju agencije. Tako so Esi priporočili, naj ostreje in pozorneje gleda pod prste podizvajalcem, naj sodeluje z Nasinim JPL-om ter okrepi sistemske varovalke proti napakam.


V celoti uspeh

Misija ExoMars je kljub temu uspeh. Schiaparelli je bil namreč bolj kot ne privesek sondi Trace Gas Orbiter (TGO), ki zdaj brezhibno deluje, kroži okoli Marsa, išče sledi metana v atmosferi in skrbi za komunikacijo z Zemljo. Pristajalnik pa je nazaj poslal vse dragocene podatke med spustom samim in tako Esi dal lekcijo, kaj je storila narobe. Precej več živčnih pogledov, potnih rok in skurjenih evrov bo namreč, če leta 2020 vodja misije tudi po 15 minutah ne bo dobil povratnega signala. Generalni direktor Ese Jan Wörner je na sestanku ministrov držav članic lansko jesen zahteval, naj tokrat zagotovijo dovolj denarja za primeren in celoten razvoj, ali pa naj se celoten projekt odpove. Države so takrat za ExoMars 2020 zagotovile dodatnih 400 milijonov evrov.

Čez tri leta bo torej Schiaparelliju skoraj identična naprava poskrbela za pristanek, iz nje pa bo zlezel prvi evropski rover za Mars. In če ne bo, bodo imeli na Esi marsikaj za pojasniti. Že pristanek sonde Philae na kometu pred leti je bil le mišjo dlako od katastrofe, saj so spodleteli vsi pristajalni mehanizmi. Ponavljanje bi kazalo na več kot le nekaj slabe sreče.

"Očitno bi nekaterim področjem morali posvetiti precej več pozornosti že med pripravami in preverbami sistemov za vstop, spust in pristanek. Lekcije bomo vzeli resno in jih uporabili pri izdelavi roverja ExoMars 2020. Pristanek na Marsu je izziv, ki napak ne odpušča. Ta izziv moramo premagati," sporoča Esa.

Misija ExoMars je plod sodelovanja med Eso in ruskim Roscosmosom, ki je priskrbel raketi za izstrelitev. Slovenija je pridružena članica Ese in se ponaša z vse večjim sektorjem vesoljske industrije, a pri ExoMarsu neposredno ne sodeluje.

Musk z zamikom
Še ena novica v povezavi z raziskovanjem Marsa. Podjetje SpaceX je napovedalo, da bo leta 2018 proti Marsu poslalo kapsulo Red Dragon in na njem tudi pristalo. Zdaj je podvig prestavilo na leto 2020, ko naj bi poskusilo s kar dvema kapsulama. Tako bo leto 2020 - kar se raziskovanja Marsa tiče, zelo gosto posejano, od Nasinega Roverja 2020 do arabske sonde. Napovedanih misij je preveč za ta članek, zato se jih bomo lotili v enem izmed prihodnjih objav.

Video: Ponazoritev načrtovanega postopka pristanka

Aljoša Masten
Prijavi napako
Komentarji
luckyss
# 27.05.2017 ob 16:24
Sem že zdavnaj napisal....Najprej bo treba spet na Luno, in tam narediti pod površjem večjo samooskrbno bazo za stalno bivanje...
Šele potem bo treba v orbiti (Lunini ali Zemljini, to bodo bolje vedeli strokovnjaki;) zgraditi "matično" vesoljsko ladjo, ki bo sposobna ustvariti vsaj približek Zemljine gravitacije in šele potem odpotovati do Marsa...
Vse skupaj je seveda uresničljivo v nekaj letih, če bi denar, ki gre za vojne šel v te namene, ki so bistvenega pomena za preživetje človeške vrste...
Kakor kaže trenutna situacija, je bil (in bo) največji dosežek človeštva pristanek na Luni..
Sramota glede na to koliko denarja se namenja pobijanju..
gozdar1
# 27.05.2017 ob 16:19
Ja moodel rusi in mars v postsovjetskem času točno 2 misiji, nobena od obeh dveh ni zapustila zemline orbite. Rusi trenutno niti komunikacijske mreže kotjo imata nasa in esa, sz pa je imela v ta namen floto ladij.
bob
# 27.05.2017 ob 21:36
Mars je kar trdovraten, že veliko misij je šlo mimo nekaj pa trdo na planet. Uh komaj čakam, ldaj bo zopet nekdo stopil na Luno ali celo na Mars, vsekakor uspešno.
memento_mori
# 28.05.2017 ob 10:11
kaj imata ESA in NASA z reševanjem globalnih problemov? Po eni strani pišete kako je raziskovanje vesolja nepotrebno, naj raje skrbimo za Zemljo, po drugi pa podpirate Trumpa 0.o
kotzi
# 27.05.2017 ob 21:36
ja ZDA so krive..a kdo dvomi v to..
Druga Švica
# 27.05.2017 ob 19:36
Vse tole mi nekako biblijsko zveni (čeprav nisem veren). Namesto, da bi človek čuval svoj raj (zemljo) išče pekel po vesolju ....

Novica dneva danes: "ZDA so v procesu pregleda svoje politike glede podnebnih sprememb in o pariškem dogovoru in se zato ne morejo pridružiti konsenzu drugih držav glede te teme,"
RudeCorona
# 29.05.2017 ob 16:58
"Rad bi videl eden res pravi video od satelitov ki krožijo okoli zemlje"

Google map?
mandan
# 29.05.2017 ob 14:13
pravljice

kot je eden od komentarjev zapisal, mečejo denar skozi okno za nateg folka

kakšen mars, pa niti na luni še niso bili kaj šele kaj druzga

Rad bi videl eden res pravi video od satelitov ki krožijo okoli zemlje

pa prosim NE CGI (computer generated image)
Otman
# 28.05.2017 ob 13:29
kosinus je vedno negativen kotu več kot 90 stopinj

Menim, da to ni povsem res, npr. pri 271 stopinjah je spet pozitiven.
3010eur
# 27.05.2017 ob 17:42
Misija "Kako zagotoviti vsem zemljanom ugodno, človeka dostojno bivanje na planetu zemlja" načrtovano za leto 2150, ko bo tehnologija napredovala do te mere, da bo lahko zagotovila operacije kot so: Daj, pomagaj, deli itd.
Haloo
# 30.05.2017 ob 05:31
Dolgovezen opis me je navdušil.

Če znanstveniki delujejo tako, ni čudno, da se jim na Marsu vse raztrešči.
Svit-1
# 28.05.2017 ob 08:22
So pa re zamočili s temu minusom v kosinusu kota ...
Hopi
# 28.05.2017 ob 07:48
Torej, je le dobro - ceneje, da se razišče vse parametre
»Čemu?«. Da ima naprava senzorjev, že skorajda, kot živo
bitje. Kajti, to »živo bitje« ima zmožnost »hitre evolucije« -
hitre popravkov napak,
Pač, misija je šla »v...misli si svoje«. Vendar so zgrešene stvari
tudi odlične, če se iz njih nekaj naučimo. Sicer na tisto še
pomislili ne bi.
In bo v prihodnje še kako pomembno, da pomislimo, na kaj še
nismo pomislili. Pa čeprav prihodnja misija nekaj kasni.

Tudi te »kasnitve« so nam parametri. ki bi jih morali že vnaprej
predvideti, kot napake.
Naprimer, naravni evoluciji se nikamor ne mudi. tudi napake si
lahko privošči. Enkrat se bo že nekaj izcimilo. Da bo, tisti
"izcimek", z prilagoditvijo imel dovolj senzorjev in drugih
parametrov za preživetje in za njih razvoj do sledečega
"nemogoče" obstajanja.
Te človeške »kasnitve« - napake pa nastajajo tudi iz čisto
balastnih vzrokov. Zahteva sponzorjev, ostalih vlagateljev in
projektantov - izvajalcev samih po čim hitrejših rezultatih.
Poleg je še parameter hitenja zaradi balastne tekmovalnosti
z drugimi "podobnimi".
S tem se postavlja čas starta, ko zadeva "še na papirju ni
skicirana".

Tako se postavlja naprimer čas sledeče misije na leto 2020
brez ustreznih rezerv časa »kasnitve« - tudi rezerv časa za
»parametre presenečenja in parametre nenadejanih ovir«
Tako nad projektom vedno visi Demoklejev meč vlagateljev in
njih opustitve vlaganja.

»denar denar« in polno možnosti raznih parametrov - zvrsti
prislinjenih korupcij nas tepejo, kot izsiljevalni parametri, pri
resnih raziskavah.
Koh.sesator3000
# 27.05.2017 ob 23:24
chiapparelli
sistemc.
# 27.05.2017 ob 18:08
Medtem na Marsu:

https://www.youtube.com/watch?v=EmHoDo1c
kFA
helsinki
# 30.05.2017 ob 13:04
CGI slike in SCIFI pravljice, niso bili niti na luni niti marsu, obstajajo pa zato, da skrivajo pravo obliko zemlje: ravna zemlja
fah-q
# 28.05.2017 ob 02:19
namesto da iščemo drugi "dom" tam nekje v vesolju-a ne bi raje bolje poskrbeli za tega ki ga imamo? je krepko boljši od marsa...ampak ne, mi ne bomo rešli podnebnih problemov tu, mi gremo na mars reševat podnebne probleme tam...
pašeresje
# 27.05.2017 ob 16:26
ne vem, zakaj niso naredili več simulacij...zgleda je denarja preveč
QUENDI
# 27.05.2017 ob 23:03
....še eno odlagališče odpadkov ......napredne civilizacije......kot so morda piramide tu......
svyatoslav
# 27.05.2017 ob 19:05
Misija na mars ali nateg svetovne javnosti.
fafaron
# 27.05.2017 ob 17:17
Kako vreči denar skozi okno.

Lažja pot: z lopato
Težja pot: z nepotrebno misijo.
mb128
# 27.05.2017 ob 15:21
No tako kot sem zapisal že takrat. Softeerski problem smatram pa tudi, da je način pristajanja sonde, ki si ga je izbrala Esa takrst vsaj zaenkrat za človeka prezahteven!
mooodeeel
# 27.05.2017 ob 15:53
Raje prepustimo raziskovanje vesolja rusom. Oni so frajerji! Ta evropska agencija je obsojena na propad ae preden sojo ustanovili
Kazalo