Стали известны детали конфликта компьютеров на «Луне-25», приведшие к катастрофе

Сначала – формулировка Роскосмоса: «Установлено, что наиболее вероятной причиной аварии «Луны-25» стало нештатное функционирование бортового комплекса управления, связанное с невключением блока акселерометров в приборе БИУС-Л (блок измерения угловых скоростей) из-за возможного попадания в один массив данных команд с различными приоритетами их исполнения прибором. При этом распределение команд в массивах данных имеет случайный (вероятностный) характер».

Попробуем расшифровать то, что сказано в официальном сообщении, прежде напомнив читателям, о том, как развивались события в августе.

Автоматическая станция «Луна-25» была запущена с космодрома Восточный 11 августа 2023 года ракетой-носителем «Союз-2.1б» с разгонным блоком «Фрегат». На траектории перелета к естественному спутнику Земли она осуществила несколько коррекций орбиты. 16 августа станция была выведена на круговую окололунную орбиту, на которой провела научные наблюдения и измерения.

Нештатная «посадка» произошла 19 августа 2023 года из-за того, что «Луна-25» слишком сильно затормозила при формировании своей предпосадочной эллиптической орбиты — двигатель, который обеспечивал торможение, продолжал работать больше отведенного времени. В результате вместо того, чтобы с круговой орбиты перейти на эллиптическую с периселением (лунным перигеем) 18 километров и апоселением 100 км, «Луна-25» перешла на так называемую «незамкнутую орбиту снижения» и попросту столкнулась с лунной поверхностью.

В причины любого происшествия легче вникнуть, прикинув ситуацию, что называется, на себя. Все мы живем в эпоху интернета и всеобщей компьютеризации. Многие наши задачи решаются благодаря взаимодействия разных процессоров, разных компьютерных устройств друг с другом. К примеру, чтобы перебросить фотографии со смартфона на компьютер, и на смартфоне, и на компьютере должны быть установлены совместимые программы их взаимодействия. Но иногда, согласитесь, случаются сбои в этом взаимодействии.

Именно такой сбой произошел и сложной связке нескольких компьютеров, установленных на «Луне-25», которые, конечно, обязаны были взаимодействовать. Первый и самый главный из них – Бортовой комплекс управления (БКУ). Этот компьютер обеспечивал функционирование всего космического аппарата и разных его систем: радиокомплекса, двигателей, системы ориентации. БКУ периодически посылал команды другим «компьютерам», установленным в другой бортовой аппаратуре. Один из них — тот самый БИУС-Л, который, в свою очередь, должен был и сам посылать Бортовому комплексу управления сигналы об изменении скорости «Луны-25», об ускорении или замедлении полета космического аппарата. Это как парктроник на автомобиле, который, определяя положение вашего автомобиля в пространстве, начинает пищать, сигнализируя об опасном сближении с другим автомобилем.

В этих двух описанных выше компьютерах «Луны-25» были предустановленные программы собственной работы каждого из них и программы их взаимодействия друг с другом. Однако это взаимодействие в определенный момент подкачало. Произошло следующее: бортовой компьютер вдруг послал на БИУС-Л несколько команд одновременно. У БИУСа, как у того солдата, который слышит от взводного «напра, нале, костыль на пле, кругом, бегом, об стену лбом.» и не понимает, что же делать сначала, случился, что называется, сбой системы. Какие-то команды БИУС-Л выполнил, а какие-то пропустил мимо своих «ушей».

Среди потерянных команд оказалась команда от БКУ БИУСу-Л: «Включи измерители ускорения аппарата». Бортовой компьютер подал эту команду одновременно с включением двигателя на торможение, готовясь к выходу на посадочную орбиту. А БИУС должен был сообщать в БКУ о замерах ускорения, чтобы БКУ дал сигнал двигателю к его своевременному отключению. Как ранее писал «МК»,

к сожалению, программа БКУ была написана так, что «не услышала» ответ от БИУСа – понял ли он команду бортового комплекса управления. А в этом-то и была собака зарыта: БИУС команды то ли не получил, то ли «не понял». В итоге происходило следующее: двигатели аппарата усиленно работали на торможение, а БИУС, не контролируя процесс, посылал на бортовой компьютер одну и ту же команду: «Замедления от работы двигателя нет». Самое яркое сопоставление можно провести с самолетом, идущим на посадку в тумане. Пилот в данном случае летит только по показанию приборов, и во время штатной посадки один из них - высотомер – «говорит»: 15 метров – 10 метров – 5 метров и т.д.. А неработающий высотомер стал бы твердить: 15 метров – 15 метров – 15 метров. И летчик, доверяя высотомеру, продолжал бы полет, думая что его высота все еще 15 м, хотя, на самом деле, она была уже совсем другая... Будь на борту «Луны-25» человек, он по объективной картине за бортом сообразил бы, что техника говорит неправду, но на борту «Луны-25» не было человека...

Следовательно, возникло серьезное расхождение: БКУ по достижении нужной скорости и высоты, спустившись на нужную, 18-километровую орбиту, должен был выключить двигатель. Но из-за того, что не было сигнала от БИУСа, он момент выключения двигателя пропустил. В результате тот, спускаясь, отработал слишком долго, и аппарат буквально воткнулся в поверхность.

Самое обидное в том, что это был не самый сложный маневр. За несколько дней до него «Луна-25» успешно выполнила гораздо более сложный, когда также включался двигатель торможения, и аппарат с орбиты межпланетного полета к Луне аккуратно перешел круговую окололунную орбиту.

***

Многие в отрасли говорят о том, что программистов, написавших некорректную программу управления аппаратом для БКУ, – то есть, тех самых «водителей автомобиля», ни в коем случае не следует увольнять. Надо дать им возможность реабилитироваться, и потом, ведь «за одного битого ведь двух небитых дают», – у них уже есть, пусть печальный, но от этого не менее ценный опыт.

Мне удалось дозвониться до главного конструктора комплекса научной аппаратуры проекта «Луна-25» из Института космических исследований РАН Игоря Митрофанова и спросить его, в что, по его мнению, привело к миссию к провалу.

– Нельзя говорить, что все закончилось полным провалом, – мы до Луны долетели, на окололунную орбиту вышли, уверенно летали по ней, фотографировали Луну, наблюдали уникальный кратер Зеемана на ее обратной стороне – отвечает Игорь Георгиевич. – К самому аппарату, к комплексу научной аппаратуры, которую сделал наш институт, замечаний тоже нет. Мое мнение: не хватило объема отработки программы полета. Надо ребятам помочь преодолеть эту беду и идти дальше. В качестве следующего шага нашей лунной программы готовится орбитальный аппарат «Луна-26», а за ним – следующий посадочный — «Луна-27». Мы надеемся, что все уроки будут извлечены, и в следующий раз мы уверенно долетим до лунного южного полюса.