Die ESA gab heute den Abschluss der Untersuchungen zum Absturz der Raumsonde Schiaparelli bekannt. Aus dem Bericht der Kommission wurde schließlich völlig klar, warum das Gerät beschloss, den Fallschirm vorzeitig abzuwerfen und die Landetriebwerke nur drei Sekunden nach Arbeitsbeginn abzuschalten. Wie sich herausstellte, dreht sich alles um Trigonometrie, einen Bordcomputer und einen leicht defekten Sensor. Aber das Wichtigste zuerst.
Der interessanteste Teil des Berichts ist die Abfolge der Ereignisse, die sich während des Abstiegs des Fahrzeugs ereigneten. Die Protagonisten dieses Crashs werden sein:
- Schiaparelli
- Orientierungs-Navigations- und Kontrollsystem (GNC)
- Trägheitssensoreinheit (IMU)
- Radar-Doppler-Höhenmesser (RDA)
- Mars
Die Landung von Schiaparelli begann am 16. Oktober, als das Schiff vom Spurengas-Orbiter getrennt wurde, der es auf der Exomars-Mission geliefert hatte. Nach drei Flugtagen im Winterschlaf schaltete das Sinkmodul ein und kalibrierte alle seine Systeme – insbesondere die Instrumente zur Positionsbestimmung im Weltraum.
13:29:48 Das Erwachen von Schiaparelli. Von diesem Moment an haben wir die Landung online übertragen.
Infografiken zur Landung von Schiaparelli auf der Marsoberfläche.
14:42:22 Beschleunigungsmesser erkennen, dass das Schiff in die Atmosphäre eingedrungen ist. Ingenieure haben unerwartete Änderungen der Rotationsgeschwindigkeit des Geräts festgestellt.
14:45:23 Das Öffnen des Fallschirms beginnt. Der Anstellwinkel wird auf 6,5 Grad geschätzt, die Rotationsgeschwindigkeit des Geräts beträgt etwa drei Grad pro Sekunde
14:45:24 Der Fallschirm öffnet sich, der Schiaparelli beginnt zu wackeln (2, 5 Wackeln pro Sekunde).
14:45:24.2 Die Trägheitssensoren der IMU messen die „Nick“-Geschwindigkeit des Schiaparelli – die Geschwindigkeit, mit der das Fahrzeug relativ zum Horizont absackt. Es stellt sich heraus, dass es mehr ist als erwartet und die Sensoren zeigen "off-scale" - eine Art Konstante.
14:45:24.2 In diesem Moment versucht das Orientierungsnavigations- und Kontrollsystem, die Position der Schiaparelli im Raum zu bestimmen - den endgültigen Hebungswinkel relativ zum Horizont. Dazu muss sie insbesondere die Nickgeschwindigkeit über die Zeit integrieren (alle Einfallswinkel des Fahrzeugs addieren).
Da die IMU-Sensoren einen konstanten Wert anzeigen, sind alle Winkel, die GNC aufsummiert, positiv. In Wirklichkeit schwankt die Vorrichtung (das heißt, die Nickgeschwindigkeit wird entweder positiv oder negativ). Daher macht GNC einen schwerwiegenden Positionsfehler - bis zu 165 Grad. Die Systeme des Apparates „denken“, dass er sich umgedreht hat und nun sein Hitzeschild zum Himmel und nicht zum Mars zeigt.
Inzwischen ist die Kappe des Fallschirms vollständig gefüllt und das Schwingen des Schiaparelli hört auf. Jetzt schreitet der Rückgang wie erwartet voran und die Amplitude der Apparatur beträgt etwa drei Grad.
14:46:03 Der vordere (Hitze-) Schild des Geräts wird zurückgeschossen.
14:46:19 Wie erwartet schaltet sich das Doppler-Radar ein - es gibt keine Spur von Anomalien in seinen Messwerten. Das System verifiziert die Radardaten und die Daten der Trägheitssensoren - Geschwindigkeitsänderungen und Höhenänderungen.
Die Höhe im System ist als Projektion der Radarmesswerte auf die vertikale Achse definiert: Wenn das Gerät schräg zum Horizont steht, "schaut" das Radar nicht direkt unter sich, sondern schräg und meldet überschätzte Werte. Um das Bein in einem rechtwinkligen Dreieck, das durch die Radarlinie und ihre Projektion auf die vertikale Achse gebildet wird, zu ermitteln, müssen Sie, wie Sie aus dem Geometriekurs der Schule wissen, die Hypotenuse (Radarwerte) mit dem Kosinus der multiplizieren Winkel zwischen der Vertikalen und der Richtung, in die das Radar schaut.
c - Sichtlinie des Doppler-Entfernungsmessers (Höhenmesser), a - tatsächliche Höhe, Winkel B wäre idealerweise der Neigungswinkel von Schiaparelli zum Horizont. Wie aus dem Bericht hervorgeht, hat es jedoch nicht geklappt und der Winkel B betrug 165 Grad (das Gerät schaut nicht auf Punkt A, sondern von dort).
Zur Erinnerung: GNC „denkt“, dass sich das Gerät um 165 Grad gedreht hat. Im Bericht der Kommission wird folgender Satz unterstrichen: "Der Kosinus von Winkeln größer als 90 Grad ist negativ." Als Ergebnis glaubt Schiaparelli, dass seine Höhe relativ zur Oberfläche des Mars kleiner als Null ist. Es entsteht eine Diskrepanz im System, das Programm hinterfragt die Daten über die Position des Geräts relativ zum Horizont nicht.
14:46:46 Ungefähr an diesem Punkt tritt GNC in die letzte Phase des Niedergangs ein.
14:46:49 Die hintere Abdeckung der Maschine wird abgeworfen.
14:46:51 Einkuppeln der Motoren zum Bremsen - Heckklappenausweichmanöver wird vom System ignoriert.
14:46:54 Abschalten von Motoren zum Bremsen in einer Höhe von etwa 3,7 Kilometern über der Marsoberfläche.
14:47:28 Nach 34 Sekunden freiem Fall nimmt "Schiaparelli" eine Geschwindigkeit von rund 540 Stundenkilometern auf und stürzt 37 Sekunden früher als erwartet auf die Oberfläche des Roten Planeten.
Die sanfte Landung von Schiaparelli, wie sie sich die Künstler vorstellen
Was dann geschah, ist bekannt. Zwei Tage später kamen die ersten Bilder der Absturzstelle zur Erde, und eine Woche später waren die gleichen Fotos mit Details der Spuren der Explosion der Tanks mit ungenutztem Treibstoff in Farbe zu sehen. Wir hoffen, dass die Empfehlungen (deren ein Drittel des Berichts gewidmet ist) der Europäischen Weltraumorganisation helfen werden, das zweite Abstiegsmodul des Exomars-Programms zu landen, das bereits 2020 auf den Planeten fliegen könnte. Inzwischen führt Mars im Match gegen menschliche Versuche, ein weiteres Gerät darauf zu landen, mit einem Score von 9:8.
Dies ist keineswegs das erste Beispiel für einen Datenverarbeitungsfehler mit schwerwiegenden Folgen. Für noch mehr Drama lesen Sie unseren Artikel "#titanic {float: none;}" - er konzentriert sich auf Fälle, in denen Softwarefehler buchstäblich Menschen getötet und die Menschheit bedroht haben.
