"Фобос" сбили космические частицы и некосмические микросхемы

31 января 2012 года

Причиной аварии российской межпланетной станции "Фобос-Грунт" стал сбой работы бортового вычислительного комплекса из-за воздействия космического излучения - такой официальный вывод озвучил во вторник глава Роскосмоса Владимир Поповкин, выступая во вторник в Воронеже на совещании по проблемам развития отечественной космонавтики.

Поповкин также заявил, что к нештатной ситуации со станцией могли привести импортные микросхемы, использованные при создании "Фобоса".

Ранее в качестве версий аварии аппарата назывались, в частности, воздействие американского радара и плазменного образования в магнитосфере Земли.

Первый за 15 лет российский межпланетный зонд, предназначенный для доставки образцов грунта со спутника Марса Фобоса, был запущен 9 ноября 2011 года. Маршевая двигательная установка станции не включилась и не смогла перевести аппарат на траекторию перелета к Марсу. "Фобос-Грунт" остался на околоземной орбите, и 15 января обломки зонда упали на Землю в Тихом океане.

ЧАСТИЦА ПРОЛЕТЕЛА - И АГА...

По словам Поповкина, на борту станции произошел перезапуск двух комплектов бортового вычислительного комплекса (БВК), поэтому он перешел в режим наибольшей экономии энергии и ожидания команды. "Наиболее вероятной причиной, по мнению комиссии, является локальное воздействие тяжелых заряженных частиц космического пространства на БВК", - сказал глава Роскосмоса.

Он отметил, что внешнее воздействие привело к сбою в запоминающем устройстве БВК еще на втором витке полета на опорной орбите "Фобос-Грунта".

Поповкин также сказал, что, хотя эта станция была несерийным комплексом, ее разработчикам и создателям нельзя было не учитывать воздействие космического пространства.

В то же время, источник в космической отрасли отметил в беседе с , что "Фобос" мог выйти из строя только в том случае, если бы оба полукомплекта БВК одновременно или последовательно друг за другом перезагрузились и перестали выполнять циклограмму полета. После этого аппарат бы перешел в аварийный режим. Однако крайне маловероятно, чтобы воздействие частиц высоких энергий привело к перезагрузке обоих независимых частей БВК.

"Перед стартом спрашивали у главного разработчика систем управления (об этом), он сказал, что шансы (на одновременную перезагрузку обоих полукомплектов) один на миллион", - сказал собеседник агентства.

"ВЫСТРЕЛ" НАД БРАЗИЛИЕЙ

Район над Южной Америкой, где "Фобос-Грунт" должен был включать двигатели для перехода на траекторию перелета к Марсу, отличается "большей прозрачностью" магнитного поля, и там действительно выше риск воздействия тяжелых высокоэнергетических частиц, сказал руководитель центра прогнозов космической погоды Института земного магнетизма, ионосферы и распространения радиоволн (ИЗМИРАН) Сергей Гайдаш.

Он пояснил, что речь идет о частицах галактических космических лучей - ядрах атомов, протонов, электронов и позитронов с энергиями более 100 мегаэлектронвольт, которые возникают при взрывах сверхновых.

"Такие частицы высоких энергий могут пробивать транзисторы или другие электронные компоненты и менять свойства полупроводника. В результате транзистор меняет свойства и перестает быть транзистором. Или ячейка памяти, в которой хранится число или команда, становится пустой. Пришло время эту ячейку считывать, а там пусто", - сказал ученый.

МИКРОСХЕМЫ НЕ ДЛЯ КОСМОСА

Поповкин также заявил, что к нештатной ситуации со станцией могли привести импортные микросхемы, использованные при создании "Фобоса".

"Там микросхемы, которые были применены, в отличие от тех микросхем, которые раньше применялись на "Фрегате", они меньше по типономиналу. Там вместо 200 нанометров где-то 90 нанометров. Но это импортная компонентная база, и, конечно, вот причина, наверное, в этом", - сказал глава космического ведомства.

По его словам, "применение импортных микросхем - это болезнь не только наша, но и целые разборки идут в последнее время и в НАСА, и Минобороны США по контрафакту этой продукции".

Более половины микросхем, использованных при создании "Фобос-Грунта", могли использоваться в промышленности в нормальных земных условиях, но не были предназначены для работы в космическом пространстве, заявил глава комиссии по расследованию причин аварии этой станции Юрий Коптев.

"При создании "Фобос-Грунта" использовалось 95 тысяч микросхем, из которых 62% - это элементная база класса Industry", - сказал он. Компоненты категории Industry предназначены для наземных индустриальных электронных устройств.

В связи с этим, по словам Коптева, одна из главных задач, которая сейчас стоит перед российской космической отраслью - это формирование своей собственной новой элементной базы.

А БЫЛИ ЛИ ЧАСТИЦЫ?

Другой источник в ракетно-космической отрасли в беседе с подверг сомнению версию о заряженных частицах, снайперски "подстреливших" "Фобос".

Он отметил, что попадания тяжелых космических частиц в бортовые комплексы случаются раз в один-два года, и, в основном, это происходит с межпланетными станциями, работающими вокруг Марса или Венеры.

"Нарваться" на это явление на низкой околоземной орбите под радиационными поясами (где находился "Фобос-Грунт") маловероятно", - сказал источник.

По его словам, случаи попадания тяжелых частиц происходили с американскими и европейскими межпланетными станциями, например, с европейским зондом "Марс-Экспресс", который был запущен с космодрома Байконур 2 июня 2003 года, достиг Марса 3 декабря 2003 года и с тех пор обращается на околомарсианской орбите. На этом зонде "только за одну осень 2011 года четыре случая нарушения бортовых систем были зафиксированы, в том числе, из-за попадания в эти системы тяжелых частиц", - сказал собеседник агентства.

Однако, как он отметил, такое явление обратимо, и его можно предотвратить.

"В случае с европейским зондом логика разработчиков изначально, еще на этапе его проектирования, была построена так, чтобы парировать такую ситуацию, как попадание частиц в бортовой комплекс. А в ситуации с "Фобос-Грунтом" такая ситуация не была предусмотрена на этапе проектирования", - заключил источник.

"АВОСЬ" НЕ СРАБОТАЛ

Более вероятная причина аварии "Фобоса" - не космические частицы, а ошибка в программировании работы "Фобос-Грунта" сообщил еще один источник в ракетно-космической отрасли.

Собеседник агентства сказал, что "более существенно и симптоматично" то, что произошло после сбоя в работе БВК.

"Ведь выяснилось, что, с одной стороны, бортовой вычислительный комплекс космического аппарата ничего не мог сделать в такой ситуации сам и ждал инструкций с Земли, а с другой - что передача на борт этих инструкций на низкой околоземной орбите вообще не была предусмотрена. Это говорит, увы, о порочности даже не технической реализации, а идеологии проекта, где была сделана ставка на русское "авось", - отметил собеседник агентства.

По его словам, на фоне этого очевидного факта "ссылки на тяжелую заряженную частицу выглядят нелепо".

"В принципе, первопричиной потери могла оказаться и она (заряженная частица), но не обнаруженная ошибка при составлении программы работы космического аппарата представляется куда более вероятной и естественной для этого плохо продуманного и отработанного изделия", - заключил источник.

ПЕРЕФОРМАТИРОВАЛИ ВКОНЕЦ

Аварию "Фобоса" могло вызвать и то, что при его создании он неоднократно перегружался новыми целевыми задачами, в частности, введение в состав станции китайского микроспутника усложнило программное обеспечение "Фобос-Грунта", считает российский специалист по космосу.

"Например, непродуманное прежним руководством НПО имени Лавочкина введение в состав станции китайского микроспутника донельзя усложнило систему управления "Фобоса-Грунта", а точнее, его программное обеспечение. Причем программное обеспечение предприятие решило разработать само, поручив его людям, которые до этого практически не имели подобного опыта", - пояснил он .

Собеседник агентства также отметил, что комплексные испытания всех систем станции и их взаимоувязка с программным обеспечением на стендах практически не проводилась, программное обеспечение постоянно работало со сбоями. Его приходилось дорабатывать, когда "Фобос-Грунт" уже находился на Байконуре.

ВСЕМ УДОБНО

Версия о роковом воздействии космического излучения "Фобос" удобна всем, потому что позволяет обойтись без виновных в катастрофе крупнейшей российской космической научной миссии, считает пожелавший остаться неназванным еще один эксперт в области космоса.

В беседе с он напомнил, что космическое излучение как возможную причину аварий космических аппаратов называли в самом начале эры освоения космоса.

"В 1950-1960 годах, при неудачных пусках космических аппаратов, зачастую их аварии объясняли воздействием чего-то еще не изученного, непонятного, как, например, космическое излучение. В дальнейшем, с накоплением знаний и опыта, оборудование и аппаратуру для космических пусков стали делать с защитой от всякого рода космических полей и излучений", - напомнил собеседник.

По его словам, воздействие таких факторов, как попадание тяжелых частиц, "конечно, может повредить бортовой вычислительный комплекс, но я это допускаю, только исходя из того, что БВК был сделан из того, что не было предназначено для работы в космосе".

"Но тогда надо увольнять конструкторов станции", - полагает эксперт.

РЕВИЗИЯ БУДЕТ

Роскосмос намерен провести ревизию аппаратно-программного обеспечения космических аппаратов "Луна-Ресурс" и ряда других из-за аварии с "Фобос-Грунтом", заявил Поповкин.

Для улучшения контроля качества работы предприятий отрасли Роскосмос также планирует изъять испытательные площадки у предприятий-разработчиков космических аппаратов и создать на их базе крупные испытательные центры.

Кроме того, ведомство предложило ряд мер по совершенствованию технологий проектирования космических аппаратов с учетом современных достижений.

Поповкин сообщил, что уже с этого года планируется внедрить промышленную систему создания и отработки программного обеспечения для бортовых вычислительных комплексов спутников.

"Еще одна мера - это восстановление перекрестного критического анализа ключевых технических решений при разработке и создании космических аппаратов. Мы хотим исключить, чтобы если кто-то выиграл конкурс и начал делать аппарат, то никакие другие мнения уже не учитываются", - сказал Поповкин.

Что же касается выводов по "Фобосу", то, как заявил глава Роскосмоса, ряд сотрудников НПО имени Лавочкина, разработчика и производителя межпланетной станции, были привлечены к административной ответственности. При этом Поповкин не уточнил, сколько человек признано виновными в происшествии с "Фобосом" и какова мера взысканий, наложенных на них.