Уроки від Space Accidents: Жорсткий шлях до м'якого землеробства програми E-6

р.


Luna 9 був першим космічним апаратом, щоб зробити м'яку посадку на іншому місці. Але що менш відомо, є те, що Люна 9 був тампоном серії м'яких висаджувальних виробів. У 1963 р. було проведено перший м’який лендінг, який відбудеться у 1963 р. Що відбулося до попередніх одинадцять машин, і які ми можемо дізнатися з них?

Для того, щоб зрозуміти, які вузли відмовилися, необхідно зрозуміти дизайн і план польоту міжпланетних станцій програми E-6. З точки зору рейсу можна виділити наступні етапи:
Виключенняй Перші три етапи запуску транспортного засобу приносять станцію та четвертий етап до проміжної низькоземної орбіти. Першими та другими етапами були уніфіковані системи управління (стаття бойової ракети), третіх та четвертих стадій.


Прискорення до місяцяй Про годину після поділу на Атлантичний океан четвертий етап перетворився і прискорив станцію до місяця.
Політ на місяцьй Під час польоту були проведені вимірювання траєкторії станції і імпульсу для корекції. Навколо середньої висоти станція дала правильного імпульсу, виправивши похибки траєкторії і зацікавивши зону посадки.


Посадка.й Як ви знаєте, що місяць не має атмосфери, тому м'яке посадки на ньому можна зробити тільки на струменевих двигунах.


Орієнтація. Стежка польоту призначена таким чином, щоб остання його частина була перпендикулярна поверхні місяця. За допомогою Сонце, Земля і Місяць як маяки, станція була направлена по осі її траєкторії.
Ласка. Гальмовий двигун (CTDU) був перетворений на 75 км до поверхні місяця за допомогою радіоаніматора. Під час висівки знялися непотрібні блоки (необхідна маса легше гальмувати) і гумові амортизатори.
Контакти Після головного гальмівного сеансу, КТД вийшов, а станція знизилася на двигуни управління з невеликою швидкістю. Висувний зонд зафіксував контакт з Місяцем, через який поміщик всередині циліндрів амортизатора був вогнений з гальмового відсіку.


Увімкніть Після того, як "футбол" припинив стрибки на місяць, пальці амортизатора скинули, а землеробство виявило захисні пелюстки верхньої частини, а потім антени.


передача інформації. Основною метою станції є передача панорами місячної поверхні. Таким чином, головним науковим інструментом було обертання камери в герметичній прозорій ємності.

Історія, приплив з фотографіями, дещо сухий. На щастя, є великий радянський фільм про дизайн і політ станції:


Сценарій з "Moon-9" знаходиться в Orbiter'e, але який занадто ледачий, є добре-розпланований план польоту відео:


Тепер дизайн і план польоту станції більш-менш чіткі, ми можемо розповісти про те, що, де і чому зламався.

Рокет 8K78 «Легкий» зробив десять запусків до початку рейсів за програмою E-6. З них тільки в одному старті всі чотири етапи працювали нормально. У зв’язку з несправністю четвертого етапу відбувалися 5 нещасних випадків, третій - 2 і перший / другий - 2. Таку страшну статистику роз’яснюють ракетно-артилерський підхід до тестування космічних апаратів у СРСР, що переповнена політикою космічних забігів. По-перше, дизайнери вийшли з артилерійців і ракет, для них було призначено для виготовлення багато запусків, відстрочення пристроїв вже за результатами аварійного запуску. Слід зазначити, що цей підхід не підходить для вирішення задач простору - ціна одного запуску в грошима і часу була значно вища, ніж ціна ретельного наземного тестування і тестування. По-друге, престиж відправки міжпланетних станцій до Марса і Венери привели до думки «одна – відразу нехай, якщо вона злетить». Природно, результати показують, що «майбе» не працює.
Слід зазначити, що аналіз причин нещасних випадків було погано виконано. Про те, що запуск четвертого етапу відбувався над Атлантиком океаном, між Південною Америкою та узбережжі Африки, а станція не могла передавати телеметрію на територію СРСР через викривлення Землі. Тому невідомою причиною п'яти відмов четвертого етапу. На початку запуску програми E-6, спеціальний корабель Dolinsk був відправлений на Гвінею з метою отримання телеметрії та передачі його в MCC, щоб вони могли дізнатися причину відмови.
Найшвидший розрахунок показує, що в таких умовах ймовірність успішного запуску – 10% (1 успішний / 10 загальний). Хоча, якщо ви думаєте про це, вона прагне до 0 через невдачі четвертого етапу, причина якого невідома, і виявлення проблем було здійснено в випадковому порядку.

Перший запуск 4 січня 1963 року за програмою E-6. Випадковий, 4-ступінчаста недостатність. Суд «Долінський» вже в положенні і зумів отримати телеметрію. Негайна причина нещасного випадку була відмовою в поставці електричних команд для запуску двигуна (в окремих джерелах вказують на те, що вони були розвантажувальні двигуни, які були використані для забезпечення запуску головного двигуна). Причиною цього стала відмова поточного перетворювача в блокі системи управління. Блок заповнюється сухим азотом, що викликало збільшення зносу на щітках електродвигуна. Незважаючи на те, що в тестах блоки зазвичай не вдалося протягом тривалого часу, інші можливі причини не знайшли. Як розчин, азот був зволожений і додано трохи кисню.
Розум.: Дизайн недоліки.
РішенняРедизайн

Другий запуск 2 лютого 1963 р. Випадковий на місці третього етапу, ракета, що відхилялася від перебігу і знизилася на Тихому океані. Причиною стала некоректна установка гіроскопів системи управління станцією, яка, як ви пам'ятаєте, контролює третій етап запуску транспортного засобу. По суті, третій етап на старті був направлений на океан. Крім того, виявлена недостатня точність гіроскопів, оскільки реальна траєкторія відрізнялася від програмованої.
Розум.: Операційна недостатність, також розкриває недоліки дизайну.
Рішення: Зміна документації та контролю при підготовці до запуску, зміни дизайну.

Третій запуск 2 квітня 1963 р. Усі чотири етапи успішно працюють, станція йде на місяць під назвою «Луна-4». ДТП відбувається на стадії видачі правильного пульсу, станцію пропущеного місяця. Причиною аварії стала недостатність астрономічної системи. Негайна причина аварії не була встановлена надійно, астронавтична навігаційна система отримала багато коментарів. Дуже характерний сюрприз комісії, описаної в Чертоку: «Чи ви все раніше? Для виявлення десятків недоліків в такій комплексній системі не потрібно летіти до місяця. Це проявляється в недорогих лабораторіях і заводських перевірках. й
Розум.: Можливий конструктивний недолік.
РішенняРедизайн

Четвертий запуск 21 березня 1964 р. Випадковий на робочому місці третього етапу - головний кисневий клапан не відкрився, третій етап не почався. Причиною є перерву клапана, всі клапани для третього етапу повинні бути завершені.
Розум.: Дизайн недоліки.
РішенняРедизайн

27 березня 1964 року в Венері стартувала 8K78 ракета з міжпланетною станцією до Венери. І знову четвертий етап не повертався, але, через те, що на ньому було отримано новий пристрій запису, дані про послідовність подій під час запуску двигуна. Виявилося, що дизайнери системи управління не врахували те, що вимикачі живлення (реле) не миттєво переключаються. У зв'язку з затримкою в експлуатації перемикача клапани не отримали електроенергії і не були вимкнені. Четвертий етап не може торкнутися себе і вплутуватися в проміжній орбіті.
Розповсюдження, на Землі, проблема була ліквідована через 20 хвилин паяльника.
Розум.: Дизайн недоліки.
РішенняРедизайн

20 квітня 1964 р. Випадковий, 4-ступінчаста недостатність, збій двигуна. Телеметрія виявляє відсутність сигналу до системи запуску двигуна. Система керування I-100 та поточний перетворювач PT-500 тестуються знову. Лабораторні тести показують, що, незважаючи на задовільну загальну робочу температуру І-100, деякі частини яких підлягають неприпустимому локальному перегріву. Пристрій було відправлено на ревізію, а перед початком його почали охолоджувати.
Будь ласка, зверніть увагу, що негайна причина нещасного випадку збігається з першим запуском, і причина цієї відмови знову незнімна. Проблеми з неоднозначним створенням причини виникнення несправностей призвело до конфлікту між розробниками енергоблоку (ПТ-500, головний конструктор Іосифану) та системою управління (І-100, головний конструктор Пилипугін).
Розум.: Дизайн недоліки.
РішенняРедизайн

12 березня 1965 р. Випадковий, 4-ступінчаста недостатність, збій двигуна. Наступний лабораторний аналіз на фоні загострення відносин між дизайнерами. Пілюгінні працівники перевіряють PT-500 Іосифанський перетворювач на стенді, і через багато годин вони виявляють можливу причину - балансування шайба може торкнутися гвинтом кріплення чохла, який, на їх думку, перевантаження і відключає двигун. За рішенням екстреної комісії ПТ-500 замінено на два перетворювачі ПТ-200, також виробляють Іосифань, але старше і більше знайомих.



Фото ПТ-500 знайдено, ПТ-1500 з тієї ж серії, всього в три рази більше потужних

Розум.: Дизайн недоліки.
РішенняРедизайн

10 квітня 1965 р. Серійне число станції досягло числа 8, а пускові команди жартували похмуро, «Кількість вісім не добре місяця». Несправедливості третього етапу. Причиною є несправність двигуна через збій системи підвищення ємності.
Розум.: Дизайн або виробнича недостатність. Найбільш ймовірний виробничий дефект, адже блок «І» (третя стадія) вже був серійний продукт і був запущений багато разів.
Рішення: Не вказано. Не може викликати будь-які поліпшення.

9 травня 1965 р. Всі чотири етапи працювали нормально, а станція пішла на місяць під назвою Luna 5. Проте, вже на півхвилі були проблеми з алгоритмом системи управління було надано занадто мало часу, щоб зігріти гіроскопи. У зв'язку з цим траєкторська корекція манувре не вдалося один раз (вже з третього часу) і гальмівний маневр на місяць зламався. Станція збита на поверхні місяця.
Розум.: Конструктивні недоліки
Рішення: Зміна дизайну, зміни алгоритму системи управління.

8 червня 1965 р. Станція успішно стартувала до місяця під назвою Luna 6. Місія не вдалося через те, що під час корекції траєкторії двигун не відключився і вигорнув всі палива. Причиною стала похибка в командах, які надсилали на «борд» з Землі - вони забули уточнити тривалість двигуна. Станція росла минулого місяця.
У процесі польоту минулого місяця станція була використана для тестування роботи вузлів і механізмів, які можуть бути протестовані (підзарядні амортизатори і т.д.). Важливо, що отримано значне число коментарів.
Розум.: Оперативна помилка.
Рішення: Не вказано. Попередньо, освітня робота з персоналом управління, збільшення контрольних команд, відправлених на «плату».

4-й запуск 4 жовтня 1965 р. Станція успішно стартувала до місяця як «Луна-7» і без проблем досягла початку гальмівної сесії. Станція переключилася на режим передавання телеметрії в режимі реального часу, звіти почули на МКК: «Це будівництво місячної вертикалі!» «Забезпечення здійснюється радіоаніматором – п’ять тис. км до місяця», «Найпопулярніші тисячі кілометрів до місяця». Половина години пізніше звіту прочитано, «Земля була втрачена». Збиток Землі за допомогою астроорієнтаційного датчика означали гальмівний двигун. Станція збита на поверхні місяця. Причиною аварії стала похибка при установці кутів датчика Землі - Земля впала на дуже край датчика, а найменше порушення означалося про втрату орієнтації. Паралельно, спостереження були зроблені до обладнання для побудови місячної вертики.
Розум.: Оперативні дефекти, конструктивні дефекти.
Рішення: Рефінування дизайну. Попередньо, збільшений контроль установки параметрів станції перед польотом.

3 грудня 1965 року. Станція була запущена до місяця, ставши Луною 8. Для більшої впевненості, коротко перед гальмуванням, була проведена сесія «фальшива корекція», коли, на команді з Землі, станція перетворилася на астроорієнтацію і орієнтувалася в космосі, але не поверталася на гальмівний двигун. Однак під час проведення гальмівної сесії після підвищення циліндрів амортизатора, станція втратила її висоту вимірювання. Судячи з звітами, станцією спинилися, а альтітер «місце» місяця, який заблокував двигун на гальмівні. Двигун перетворився лише за 9 секунд до контакту, а станція збита в місяць при неприйнятній швидкості.
Втрата орієнтації після збільшення амортизаторів, що циліндри зробили основні підозри. П'ять днів експериментів знайшли причину - циліндри при перезарядженні відпочинку на скловолокні кронштейна антени, які зламали, утворюють гострі краї, які проколили циліндри, і витік з них призвело до втрати орієнтації. Причиною для розбиття кронштейна є порушення технології виготовлення, неправильне укладання заготовки в форму. Ця причина згадується в Чертоцьких скелях і чоловіків. У той же час існує альтернативна версія – надзаряджання циліндрів викликало порушення, що система орієнтації на газові двигуни не може впоратися з. У цьому випадку розчин був перенести приплив циліндрів до зони експлуатації гальмівного двигуна, де запас живлення для стабілізації.
Розум.: Витрата виробництва (Draw), дефект конструкції (Snotlout).
РішенняУдосконалення якості та контролю виробництва (Троток), зміни алгоритму посадки (Снотрокалов).

31 січня 1966 року станція Luna-9 успішно запустила і 3 лютого 1966 р. успішно висаджувала, вперше в світі. З фото:


Тут можна побачити три більші панорами.

Ми розглянемо причини нещасних випадків цієї програми (не враховуючи запуски того ж самого перевізника з іншими пускачами). На місці відмови:
Третій крок:3 км
Четвертий крок:3 км
Станція4 000 р.
Земельна1 час

Виходить, що навпіл випадків станція просто «не досягне черги» – з'явилася відмова вузла, яка працювала до неї. Окремо необхідно зауважити проблеми з 4-ю стадією (блок "L"), яка вроджена "не хоче" правильно працювати. У разі, якщо станція була черги, вона відмовилася в двох третинах випадків. У той же час аналіз ДТП свідчить про перевизначення предомінантності структурних дефектів, які можуть бути виявлені і ліквідовані під час проведення наземних випробувань, якщо вони проводилися з достатньою обережністю. Ці статистичні дані свідчать про несумісність для астронавтики методу тестування продукції в результаті нещасних випадків.

Висновок для ITB є різні сфери, де вона може бути успішною програмою навіть з критичними помилками, але завжди варто балансувати витрати на тестування певного рівня, покриття та якість з втратами від помилок (збиток репутації серед користувачів, відмов клієнтів, штрафів за контракти тощо).
Також корисно розуміти, що з послідовністю елементів, кожен з яких повинен працювати успішно для загального успіху, немає точки в ретестації перед відключенням проміжного елемента. Простіше кажучи, доки ви досягали високої надійності «чотирього етапу», немає сенсу «відправляти станції до місяця».

Головне джерело – третє книгу Б.Є. Чертока «Рокети і люди». Гарячі дні холодної війни. й
Також використовуються матеріали Вікіпедія, Енциклопедія Astronautica, GalSpace, CEC УРСР, http://jurnal.vniiem.ru/text/124/17.pdf.
КDPV - живопис Соколова

Для навігації: повідомлення на тегі "Космічні уроки від нещасних випадків"

Джерело: habrahabr.ru/post/224785/