“Geçmişten ders almayanlar onu tekrarlamaya mahkûmdur” şeklinde bir söz vardır. Bu kesinlikle fırlatma araçları ve uzay uçuşları için geçerlidir. Bu yazıda fırlatma araçları ve uzay uçuşlarında yapılan hatalara dair birkaç örnek sunmak, deneyimli bir mühendis veya tasarımcının bir şeyin iyi sonuçlanmayacağını fark edebilmesi gerektiği fikrini aşılamaktır. Bazıları, bir uzmanın tanımının, bir hatayı tekrarlamadan hemen önce bir hatayı tekrarlayacağını fark eden kişi olduğunu söyler.
“Aptallar deneyimle öğrendiklerini söylerler. Ben başkalarının deneyimlerinden faydalanmayı tercih ederim.” —Otto Bismarck
“Yeni hatalar icat etmiyoruz, sadece eski hataları tekrarlıyoruz.” —Bill Ballhaus (CEO, Aerospace Corp.)
“Sizi öldüren her zaman basit şeylerdir.” James Cantrell, Rus bilim insanlarının yanlışlıkla güneş panellerini ters bağlaması nedeniyle görevinin bir gününde başarısızlığa uğrayan Skipper uydusunun Baş Mühendisi.
“Uçuş sırasında bir arıza, bir fırlatma aracının normal uçuşun herhangi bir aşamasını tamamlamaması durumunda meydana gelir.” —Federal Havacılık İdaresi’nin arıza tanımı.
İçerik
Fırlatma Başarısızlıklarının Oranları ve Nedenleri
Demidovich’in ABD Federal Havacılık İdaresi’ndeki Ticari Uzay Taşımacılığı Danışma Komitesi’ne (COMSTAC) yaptığı bir sunumda, 1957 ile Mayıs 2007 arasında dünya çapındaki ELV fırlatma başarısızlıklarının bilinen nedenlerinin bir raporu sunuldu. Bu rapora göre başta gelen nedenler sırasıyla itki (%54), rehberlik ve navigasyon sistemleri (%20), elektrik sistemleri (%8) ve yapısal (%5) hatalardır. Günümüzde ise arızaların sebeplerinde çeşitlilik artmıştır ancak hala en büyük arıza nedeni yüzdelik olarak itkidedir.
Tek bir fırlatma aracında birçok küçük uyduyu taşımak maliyetleri azaltır, ancak beraberinde önemli bir ortak arıza noktasını da getirir. Fırlatma aracı arızalanırsa, araçtaki tüm uydular kaybolur. 2014 yılında, bir Antares 130 fırlatma aracının arızalanması, CRS Orb 3 Cygnus görevinde 29 küçük uydunun kaybına neden oldu. 2015 yılında, bir Falcon 9 fırlatma aracının arızalanması, 8 küçük uydunun kaybına neden oldu. Yeni bir fırlatma aracı olan Super-Strypi’nin arızalanması, sekizi NASA Ames’in EDSN uydu kümesi olan 12 küçük uydunun kaybına neden oldu. Diğer ülkeler de fırlatma aracı kayıpları yaşadı. Aşağıdaki görselde 1957 ile 2017 yılları arasında fırlatılan tüm uzay araçlarının fırlatma başarısızlık oranını göstermektedir. Görsel, tüm roket fırlatmalarını, ABD uzay mekiği görevlerini, Rus insanlı görevlerini ve kamuoyuna açıklanan ölçüde tüm yabancı fırlatmaları içermektedir.
1958’de yapılan 17 ABD fırlatmasından 13’ü başarısız oldu ve 1958 dünya fırlatma aracı arıza oranını tüm zamanların en yüksek seviyesi olan %75’e çıkardı. Elbette, 1957’deki ilk uydu roket aracı fırlatmasından itibaren 10 yıllık bir süre içinde fırlatma aracı arıza oranı yaklaşık %10-15’e düşürüldü. Bu, o dönemde araç fırlatmalarının sayısı büyük ölçüde artmasına rağmen gerçekleşti. 1965 yılında, 175 fırlatma ile tüm zamanların en yüksek fırlatma oranına (tek bir yıl için) yalnızca 18 fırlatma aracı arızasıyla, yani yaklaşık %10’luk bir arıza oranıyla ulaşıldı. İlginç bir şekilde, sonraki on yıllar için arıza oranının incelenmesi çok fazla iyileşme göstermiyor. 1975’ten 2017’ye kadar ortalama arıza oranı %6,1’dir. 2000’den 2017’ye kadar ortalama arıza oranı da %6,1’dir, bu da fırlatma aracı arıza oranının fırlatma aracı teknolojisindeki artışlarla iyileşmediğini göstermektedir. Bu sonuca ilişkin olası bir açıklama, yeni fırlatma araçlarının tanıtılmasının bu platformlar için öğrenme eğrisini de yeniden başlatmasıdır. Her durumda, tüm uyduların (büyük ve küçük) yaklaşık %6’sının fırlatma araçlarının arızaları nedeniyle kaybolacağı sonucuna varmak makul görünüyor.
İtki Arızalarını Minimize Etmek Mümkün Mü? – Çoklu Motorların Tasarımı
Space Exploration Technologies Corp. (SpaceX), görseldeki arıza nedeni bilgilerini ciddiye almıştır. Bir SpaceX 2013 broşüründe şunlar belirtilmektedir:
. . . Falcon fırlatma araçları, fırlatma aracı arızalarının ana nedenlerini ortadan kaldırmak için tasarlanmıştır: ayrılma olayları ve motorlar. Araçlarımız, minimum aşamalandırma olayları için yalnızca iki aşamaya sahiptir ve basitlik için aşama başına bir motor veya tahrik yedekliliği için birden fazla motor kullanır. . . . sistem performansını sağlamak için, düşük performanslı ilk aşama ile kalkışı önlemek için . . . bir fırlatma öncesi tutma sistemimiz vardır.
Birden fazla motora sahip fırlatma aracı tasarımlarının hem avantajları hem de dezavantajları vardır. Avantajları arasında kontrol sisteminin basitleştirilmesi yer alır; tutum kontrolü için verniye motorları sağlamak yerine, birden fazla motor yuvarlanma kontrolü için farklı şekilde gimballe hareket ettirilebilir ve bir arıza durumunda, kalan motorlar uçuşa devam etmek için yeterli itme gücü sağlayabilir, ancak ivmelenme seviyesi düşürülmüştür. Elbette, bir motor arızası ne kadar erken meydana gelirse, durum o kadar ciddi olur, çünkü itme-ağırlık oranı kalkışta en düşük seviyededir ve uçuş süresiyle birlikte artar. Dezavantajları arasında birden fazla motorun maliyetinin tek bir büyük motorun maliyetine göre fazla olması ve X sayıda motor grubunda bir arıza olasılığının tek bir motorun arıza olasılığının X katı olması gibi basit bir gerçek yer alır.
SpaceX web sayfasında Falcon 9’un “uçuş sırasında iki motor durmasına dayanabileceği ve yine de görevini başarıyla tamamlayabileceği” belirtiliyor. Falcon 9, sınıfında bu önemli güvenilirlik özelliğine sahip tek fırlatma aracı. Bu gerçek mi yoksa reklam abartısı mı?
Falcon 9 iki motoru çalışmasa bile yavaşça havalanabilir! Bu durumda, düşük itme-ağırlık oranı çok fazla itici kullanabileceğinden başarılı bir çıkış garanti edilmez. Elbette, iki arıza uçuşun ilerleyen zamanlarında kütle azaltıldığında meydana gelirse, T/W (itki/ağırlık) oranı bu değerden daha büyük olur ve araç daha hızlı ivmelenebilir. Ayrıca SpaceX’in iddiası gerçek olaylarla da doğrulandı. 7 Ekim 2012’de, Uluslararası Uzay İstasyonu’na (ISS) malzeme fırlatan bir Falcon 9’un 9 tane olan birinci adım motorundan birinde arıza yaşandı. SpaceX’e göre, motor patlamamış olmasına rağmen basınç kaybolmuş ve motor kapatılmıştı. Buna karşılık, uçuş bilgisayarı yörüngeye girişi garantilemek için yeni bir yükseliş profili hesapladı. Falcon 9’un ilk adımı, motor arızası durumunu idare etmek ve görevini tamamlamak üzere tasarlandığından, yükü planlandığı gibi ISS’ye teslim edildi.
Credit: SpaceX
Roket ve uzay fırlatma araçları tasarımında dikkate alınması gereken bir diğer faktör de, birden fazla motorun seçilen itme çizgisidir. Dikey olmak yerine, Saturn V’in dört dıştan takma S-IC motor nozulunun aracın dışına doğru eğimli olduğu söyleniyor. Dıştan takma motorun erken kapatılması durumunda, kalan motorlar hala aracın kütle merkezinden iterek, kalan motorların itme dengesizliğinden kaynaklanan herhangi bir dengesizleştirici torku azaltacaktır. Aksi takdirde, yanal ivmelenme olacak veya araç, uzun ekseni uçuş yoluyla hizalanmadan uçmak zorunda kalacaktır
İki Saturn V görevi de çok motorlu bir tasarımla kurtarıldı. Apollo 6’nın S-II basamağındaki J-2 motorlarından biri, pogo salınımının neden olduğu basınç dalgalanmaları nedeniyle kapatıldı; ilginç bir şekilde, yanlış motor kontrol kablolaması yanlışlıkla ikinci bir J-2 motorunu kapattı. Beş motordan ikisi devre dışı bırakılmış olsa bile, roket yörüngeye aksayarak girdi. Başka bir örnek Apollo 13’ün yükselişi sırasında yaşandı. Bu kez, Satürn’ün S-II aşamasının merkezi J-2 motoru (#5), yine şiddetli pogo titreşimleri nedeniyle 2 dakika 12 saniye erken kapandı. Kalan dört motor, kaybolan motoru telafi etmek için fazladan 4 dakika daha yandı; ancak, uzay aracı istenen yörüngeye ulaştı.
Ağustos 2021’de Astra LV0006’nın fırlatılması sırasında birçok motorla ilgili ilginç arıza meydana geldi. Kalkış sırasında, araç beş motorundan birini kaybetti ve bu da yaklaşık 1,0’lık bir itme-ağırlık oranıyla sonuçlandı. Beş motor aracın merkez hattında bulunmadığından, motorun kaybı aracın aşağıdaki görselde gösterildiği gibi platformdan uzağa eğilmesine neden oldu ve oluşan düşük T/W değeri, pozitif ancak yavaş bir yukarı tırmanışa izin verecek kadar yeterli itici tüketilmeden önce uzun, tırmanmasız yatay bir uçuşla sonuçlandı. Orta düzeydeki tırmanma hızı, yerçekimi kaybını yörüngeye ulaşmak için çok büyük hale getirse de uçuşun bir süre devam etmesine izin verildi. Araç okyanusun yeterince üzerinde olduğunda, menzil güvenlik görevlisi tarafından sonlandırıldı.
İşte son bir yorum: Falcon 9 ve tek motorlu üst kademelere sahip diğer tüm araçların, motor kapalı bir durumda yörüngeye ulaşma kabiliyetine sahip olmadığını unutmayın.
Fırlatma Aracı Arızalarına Bazı Örnekler
1- Challenger Olayı: Bir Tahrik Sistemi Arızası
ABD Uzay Mekiği Challenger, 28 Ocak 1986’da uçuşa başladıktan 73 saniye sonra meydana gelen bir patlama sonucu imha edildi ve yedi mürettebat üyesi hayatını kaybetti. Bir kaza olarak nitelendirilmemesi gereken olayın özü, Mekik’in performans zarfının dışında olduğu bilinen koşullarda kasıtlı olarak fırlatılmış olmasıdır. Gece boyunca donma noktasının altındaki koşullara maruz kalmıştı ve bunun Mekik’in katı roket güçlendiricilerinin içindeki basınç contasını koruyan O-ringlerin performansını azalttığı biliniyordu.
Shuttle’ın katı yakıtlı roket güçlendiricileri (SRB’ler) ateşlendiğinde, O-ringlerin soğuk sıcaklığı düzgün bir şekilde sızdırmazlık sağlamalarını engelledi ve bu da yüksek sıcaklıktaki yanma gazlarının dışarı sızmasına neden oldu. Sızan yüksek sıcaklıktaki gazlar, sırayla, Shuttle’ın dış tankını yakarak çökmesine ve patlamasına yol açtı ve bu da Shuttle’ı yok etti.
Fırlatma kararına kadar olan olaylar oldukça sıra dışıdır; ayrıntılara girmeden, bir mühendislik yöneticisi NASA müşterisi tarafından “mühendislik şapkasını çıkarıp yönetim şapkasını takması” için teşvik edildi, böylece o gün fırlatmaya doğrudan bağlı olanların itirazlarını geçersiz kılacaktı. NASA yönetimi “bize aracın uçmak için güvenli olduğunu kanıtla” standardını terk etti ve yine de fırlatma için baskı yaptı, “bize neden fırlatmamamız gerektiğini kanıtla” tavrını benimsedi.
Bu olay hakkında çok sayıda literatür bulunmaktadır; yazar McDonald ve Hansen’in yanı sıra Rogers Komisyonu’nun olaya ilişkin resmi araştırma raporunu da önerilmektedir. Soruna neden olan mühendisliğe bir bakalım. Aşağıdaki şekilde, solda iki O-ring kullanan orijinal bağlantı kesitini ve sağda ek bir O-ring ile yeniden tasarlanan bağlantıyı göstermektedir. Şekilde gösterildiği gibi orijinal SRB bağlantısının geometrisi, motor basınçlandırıldığında O-ring contasının daha az etkili olmasına neden olacak şekildeydi, bu da sızıntılara ve O-ringlerin yanmasına yol açıyordu. Şekilde gösterilen bu bağlantı dönüş kusuru iyi biliniyordu ancak düzeltilmemişti. Bunun yerine yönetim, Shuttle’ın uçmaya devam edebilmesi için güvenlik sorunları için “feragatnameler” sağlamaya devam etti.
Bu kusur, düşük sıcaklıklarda zayıf O-ring performansıyla birlikte, Challenger’ın imhasına ve mürettebatının kaybına yol açtı. Bu olay bir kaza olarak nitelendirilemez, çünkü NASA Marshall Uzay Uçuş Merkezi yönetiminden gelen bir müteahhite yönelik kasıtlı eylemler ve baskının sonucuydu. O-ring sorununa yönelik tasarım çözümü, üssteki şeklin sağında gösterildiği gibi üçüncü bir O-ring ve onunla ilişkili “yakalama tangını” eklemekti. Ek olarak, O-ringlerin sıcaklığının düzgün bir şekilde sızdırmazlık sağlamayacak kadar asla düşmemesini sağlamak için bir elektrikli ısıtıcı eklendi. Bu düzeltmeler, sızıntı sorununu çözdü ve rapor yazarlarının belirttiği üzere, emekliye ayrılana kadar Mekik uçuşlarının geri kalanında SRB sızdırmazlık sorunları yaşanmadı.
Uzay Mekikleri’nin SRB’leriyle ilgili bu olay, sertifikasının dışında bir ortama maruz kalan bir sistemin performansını içeren bir olaydı. Bu bile tek başına kırmızı bayrakları kaldırdı, ancak NASA’nın yönetimi endişeleri görmezden geldi. NASA, fırlatmanın güvenli olduğuna dair kanıt talep etmek yerine fırlatmanın neden ertelenmesi gerektiğinin nedenlerini talep etti. Bu, yaygın uçuş hazırlığı prosedürlerinin tam tersidir. Şimdi, aranmaya değer yaygın hataları tartışacağız.
2- Rus Proton Fırlatma Aracı Kazası
Temmuz 2013’te Rusya, iki iletişim uydusu taşıyan bir Proton fırlatma aracı fırlattı. Fırlatma iyi gitmedi ve araç kısa süre sonra yere çarptı ve fırlatma rampasının yakınında patladı. Rus hükümeti, başkanlığını Dmitry Rogozin’in yaptığı bir soruşturma yürüttü. Roket, çarpmadan hemen önce, bir videodan yakalanan bir kare aşağıdaki şekilde gösterilmektedir.
Nedeni: kontrol sistemi hız jiroskoplarının geriye doğru kurulması.
Spaceflight101, şunları belirten bir rapordan bahseder:
. . . . acil uçuş algoritması etkinleştirilene kadar tüm fırlatma öncesi faaliyetler kalkıştan yaklaşık 0,4 saniye öncesine kadar normal şekilde ilerliyordu. Kalkış sinyalinden yaklaşık 6,8 saniye sonra, telemetri 1, 3, 4 ve 6 numaralı motorlardaki direksiyon mekanizmalarının hareketinde aktüatörlerinin maksimum açılara ulaşmasıyla keskin bir artış gösterdi. Uçuşta T þ 7,7 saniyede, sapma ekseni boyunca gimbal açıları mümkün olan maksimum açı olan 7,5 dereceye ulaştı. Pratik olarak uçuşun başlangıcından itibaren, doğru sapma ekseninden sapmanın dengesiz bir süreci gözlemlendi. Uçuşta T þ 12,7 saniyede, stabilizasyon sistemi (roketin) artık sapmayı kontrol edemediği için izin verilen maksimum açının aşıldığını belirten bir sinyal verildi. Sonuç olarak, T þ 12,733’te “fırlatma aracı arızası” komutu oluşturuldu.”
“. . . telemetri analizi, aracın sapma ekseni boyunca hareketindeki anormalliğin PV-301 alet ünitesindeki açısal hız sensörlerinin anormal çalışmasından kaynaklandığını doğruladı. Proton roketinin ikinci aşamasının arka bölümündeki bir platforma iki grup halinde monte edilmiş toplam altı PV-301 ünitesi bulunmaktadır. Üç ünite uçuş yörüngesinin eğiminden ve üçü sapma ekseninden sorumludur.”
Ayrıca “ . . . yanlış takılmış sapma DUS sensörlerinin üçünden ikisinin, kırmızı ve sarı boya kalıntıları sayesinde kaza yerinden kurtarıldıktan sonra tespit edildiği doğrulandı. Üçüncü alet ise boyası tamamen yandığı için kesin olarak tespit edilemedi.”
NPR, araştırmacıların sorunu görünüşe göre baş aşağı takılmış bir dizi sensöre dayandırdığını gösteren Russian Space Web’den bilgi sağladı. Açısal hız sensörleri, fırlatma sırasında roketi dik tutan devrenin kritik bir parçasıydı. Bunlar o kadar önemliydi ki, üzerlerinde roketin tepesine doğru bakması gereken küçük oklar bile vardı. Görünüşe göre bu, bir teknisyenin bunları ters takmasını engellemeye yetmemiş: “Ters sensörler roketin uçuş kontrol sistemini yanlış bilgilendirmiş.”
Daha fazla tartışma NASASpaceflight‘ta bulunabilir. Çarpışma videosunda, sistem sorunu düzeltmeye çalışırken devasa makinenin ileri geri sallandığını görebilirsiniz. Bunun aslında bir “işareti yanlış alma” durumu olmadığını, bunun bir kablolama hatası veya yazılım hatası olarak ortaya çıkacağını unutmayın. Bu aslında yanlış bir işaretle aynı etkiye sahip bir kurulum hatasıydı. Bir sonraki örnek de yanlış bir işaret hatası değil, başka bir arızaya neden olan yanlış yerleştirilmiş bir ondalık nokta hatasıdır.
3- Titan IV B32/Centaur (MILSTAR II-1) Arızası
Titan-Centaur, 30 Nisan 1999’da bir casus uyduyu yörüngeye fırlattı. Herkesin bilmediği bir şekilde, Centaur’un aviyonik veritabanına elle girilen bir yuvarlanma oranı filtre sabitinde, olması gereken yerin bir rakam soluna yerleştirilmiş bir ondalık nokta vardı ve bu da yuvarlanma oranı sabitini doğru değerinin onda birine düşürdü!
Fırlatmadan bir hafta önce yapılan bir test, bir şeylerin ters gittiğini gösteren veriler üretti, ancak test yapılmıştı ancak izlenmemişti! Ayrıca, geri sayımın son saatlerinde bazı anormal belirtiler vardı, ancak bunlar yanlış yorumlanmıştı. Centaur’un ilk yanması sırasında, anormal bir yuvarlanma roketin tutum kontrol itici yakıtının %85’ini kullanmasına neden oldu ve bu, sonraki bir manevra sırasında kurudu. Bu görünüşte küçük hatanın sonucu, aşağıdaki şekilde gösterildiği gibi, uzay aracının yanlış bir yörüngeye yerleştirilmesiydi. Yanlış yörünge, uzay aracını kullanılamaz hale getirdi ve 1,32 milyar ABD doları (uzay aracı ve fırlatma aracının toplam maliyeti) kayba yol açtı; bu, o zamana kadar DoD için en maliyetli kayıptı!
Teknik olarak konuşursak, bu bir işaret hatasından kaynaklanan bir arıza değildi. Ancak, mevcut olması gereken bir eksi işaretini kolayca atlayabilecek bir dikkatsizlik sonucu meydana geldi
4- Titan IVB/IUS Arızası, Nisan 1999
Bir Savunma Destek Programı (DSP) uzay aracı, iki aşamalı Eylemsiz Üst Kademe (IUS) sistemiyle donatılmış bir Titan IVB fırlatma aracı tarafından Cape Canaveral’dan GEO’ya yerleştirilecekti. Fırlatma aracının tüm parçaları beklendiği gibi ateşlendi ve performans gösterdi, kayışlı katı yakıtlı roket güçlendiricilerinden başlayarak, Titan çekirdek aracının birinci ve ikinci kademeleri ve IUS’un birinci kademesi. IUS’un ikinci kademesi de ateşlendi, ancak gereken performansı sağlamadı ve DSP uzay aracını işe yaramaz bir yörüngeye yerleştirdi. Bir araştırma, IUS’un birinci ve ikinci kademelerinin, kademelenmesi ve ayrılması gereken zamandan sonra aşağıdaki şekilde gösterildiği gibi birbirine bağlı kaldığını ortaya koydu. İkisi arasındaki bu etkileşim, IUS adım 2’deki açılabilir nozulun düzgün bir şekilde açılmamasına neden oldu. IUS’un ikinci basamağının yanlış yerleştirilmiş nozülü ve IUS’un ilk basamağının beklenmedik ek kütlesini sürüklemek zorunda kalması nedeniyle performansındaki düşüş, işe yaramaz alt yörüngeye yol açtı.
Peki, iki IUS parçası neden ayrılmadı? İki IUS basamağı, iki basamak ayrıldığında fişten çekilmesi gereken bir kablo demeti boyunca yer alan iki eşleşen konektörle birleştirildi. Kablo demetine bir miktar termal koruma sağlamak için bir bant sargısı için hazırlık talimatları sağlandı. Fırlatmadan önce çekilen kapanış fotoğraflarına bakıldığında, ayrılması gereken konektör çifti üzerine bant sargısının yanlış uygulandığı açıkça görüldü. Bu bant sargısı ayrılmayı önlemişti! Yanlış ve doğru bant sargıları aşağıdaki şekilde gösterilmektedir. Soldaki yanlış, sağdaki ise doğru bantlamadır.
Bant, kablo demetinin ayrılması için yeterli boşluk kalacak şekilde konnektör fişi yuvasına sarılmalıydı, ancak talimatlar belirsizdi ve bandı “montaj braketi flanşından 0,5 inç uzakta” uygulamak gerektiğini belirtiyordu (“0,5 inçten daha yakın, 1,0 inçten daha uzak değil” demek yerine). Teknisyenler parçaların çözülmesi gerektiğinin farkında değildi ve bandı olabildiğince sıkı sarmaları gerektiğini düşünerek bandı flanşa o kadar yakın uyguladılar ki parçalar ayrılamadı.
Sonuç: Sorunu gösteren fotoğraflar çekilmiş olmasına rağmen, kimse onlara bakmıyor gibiydi. Ta ki çok geç olana kadar. Bu olayın uygun yapılandırma yönetimi ile önlenebileceği açık görünüyor. Ancak, görev göz korkutucu olabilir. Birisi Saturn V’in üçüncü kademesi olan S-IVB’yi düşünürse, bir yazar bu kademe için için yaklaşık 5.600 çizim yapıldığını ve her çizimde ortalama beş değişiklik yapıldığını, bazılarında ise çok daha fazla değişiklik yapıldığını yazmıştır. Zemin desteği için çizimler 13.000’den fazlaydı. Belki de evrak işlerinin ağırlığının parçanın ağırlığına eşit olması gerçeğinden o kadar da uzak değil, ancak tüm evrak işlerinin takibi çok büyük bir görev.
5- Bilgisayar Çökmesi Örneği 1: Ariane 5 İlk Uçuş Başarısızlığı
Haziran 1996’da, kalkıştan yaklaşık 40 saniye sonra, Ariane 5’in uçuş kontrolöründeki bir yazılım hatası roketin rotasından çıkmasına neden oldu ve bu da imha komutuna yol açtı. Bu nasıl oldu?
Ariane 5, uygun testler yapmadan Ariane 4’ten yazılımı yeniden kullandı. Yeni yazılım, aracın yatay dönüş hızına ilişkin 64 bitlik kayan nokta sayısı kullandı ve bu sayı 16 bitlik işaretli tam sayıya dönüştürüldü. Sayı, 16 bitlik işaretli tam sayıdaki olası en büyük tam sayı olan 32.767’den büyüktü, bu nedenle dönüştürme başarısız oldu. Bu, denetleyicinin “sert aşırı” gitmesine neden oldu. Çalışma zamanı aralığı denetimi (taşmayı ortaya çıkaracak olan) işlemci sınırlamaları nedeniyle kapatılmıştı. Ayrıca, yedekleme kanalı aynı kodlama hatası nedeniyle sadece milisaniyeler önce başarısız olmuştu ve bu da yedekleme yeteneğini işe yaramaz hale getirmişti. Aracın bazı fotoğrafları yukarıdaki şekilde gösterilmektedir.
Olaydan kesinlikle kazanımlar oldu; Ariane 5 roketi o zamandan beri 86 görevden 82’sini başarıyla uçurdu. Şu anda geliştirilmekte olan Ariane 6 roketi için 2023’te emekliye ayrılmadan önce sözleşmeli en az beş fırlatma daha var. Bu olay aynı zamanda kritik yazılımların ve yedekli sistemlerin test edilme şeklini de değiştirdi ve kod arızasının tehlikelerini ilk kez halkın dikkatine sundu. Arıza sonucu maddi kayıp yaklaşık 7 milyar dolar oldu.
Uçuş Sonlandırma Sistemleri ve İptaller
Mürettebatlı araçlarda, genellikle bir tahrik sorunu nedeniyle oluşan acil durumlarda aracın belirli prosedürleri takip etmesi emredilen iptal modları vardır. Araç hala kontrol altındaysa, başlangıçta planlanandan farklı bir prosedürü takip etmesi emredilebilir. İptal prosedürlerinin, acil durum meydana geldiğinde aracın hızına ve konumuna bağlı olarak fırlatma sahasına geri dönmekten, bir tur atıp yörüngeye iptal etmeye kadar değiştiğini unutmayın.
Araç güvenlik bölgesinden (izleme) ayrılıyor gibi görünüyorsa, menzil güvenlik görevlisi (RSO) elbette tahrik lansını serbest bırakmak için patlayıcılar ateşleyen ve tahrikli uçuşu durdurmak için basınç uygulayan tahrik lansı dağıtım sistemini tetiklemek için “kırmızı düğmeye” basmaktan sorumludur. Aşağıdaki şekilde, Cape Canaveral’ın katı bir çizgiyle sınırlanan fırlatma menzilini göstermektedir. Araç herhangi bir çizgiyi geçerse, RSO aracın parçalanmasını emredecektir.
RSO’nun konsolunun nasıl görünebileceğini merak ediyorsanız, NASA’nın Wallops Uçuş Tesisi’ndeki (WFF) iptal düğmesinin bir fotoğrafı aşağıda gösterilmiştir. Düğmenin plastik bir kapaklı kapağı olduğunu fark edin: bir komutu yürütmek için iki eylem gerçekleştirir, böylece yanlışlıkla gerçekleşmesini önler.
ABD’nin ay iniş programı, acil durumlarda Satürn fırlatıcısının tepesinden Apollo kapsülünü çıkaran sistem olan Apollo fırlatma kaçış sisteminin (LES) test edilmesini içeriyordu. Little Joe II olarak bilinen bir test fırlatma aracı, kapsülü ve kaçış sistemini maksimum q hızına çıkarmak için kullanıldı, ardından sistem etkinleştirilecekti. Test operatörlerinin bilmediği bir şekilde, araçtaki bir yuvarlanma jiroskopu yanlış kablolanmıştı ve aracın yuvarlanma hızı dağılana kadar arttı, bu sırada LES tasarlandığı gibi çalıştı ve Apollo kapsülünü çıkardı. LES, Apollo kapsülünün tepesinden uzanan ince beyaz kutuptur. Patlayan bir güçlendiriciden tüm Apollo kapsülünü hızla çekebilecek kadar itme gücüne sahip katı bir roket motorudur. ABD’nin Mercury ve Apollo kapsülleri bunları kullanmıştır (her ne kadar LES ABD uçuşlarında hizmette hiç gerekmese de).
Başarısızlığı Önlemek İçin Önerilen En İyi Uygulamalar
Başarısızlığı önlemek için test etme ve arıza tespiti çok önemlidir. İşte projelerde arızayı önlemek için bazı yaygın öneriler:
- Ekipmanınızın sınırlamalarını bilin.
- Tüm özelliklerin ve sertifikaların geçerliliğini bilin.
- Kurumsal uzmanlıktan yararlanın (yani, “gri sakallılar”); geçmişi hatırlayın ve ders alınan veri tabanlarını kullanın.
- Deneyimli ve daha önce başarılı olmuş proje yöneticilerinden yararlanın.
- Yeterli tasarım marjları kullanın ve yedekliliği dahil edin.
- Riskleri etkili bir şekilde belirleyin ve açıkça iletişim kurun; soru sormaktan ve fikir belirtmekten korkmayın.
- Yükleniciler, müşteriyi proje riski ve kabul edilebilir uygulamalardan sapmalar konusunda bilgilendirmelidir.
- Yeterli analiz, doğrulama, bağımsız incelemeler, denetim ve kapsamlı testler yapın. • Uçuş sırasında, kritik olayların telemetri kapsamını sağlayın.
- Program baskısının görev güvenliğinden daha önemli olmasına izin vermeyin.
- İstenen kanıt: hazır değilseniz fırlatmayın.
Tarihin iyi bilinmesinin, uçuş araçlarının mühendisliğinde ve genel olarak yeni sistemlerde ortaya çıkabilecek sorunları önceden tahmin etmede çok yardımcı olabileceği açıktır. Bu yazının başında Bismarck ve Ballhaus’tan yapılan alıntılar bu gerçeğin bir teyididir. Bu alanda çalışma yapan/yapacak okuyucu, başkalarının iş deneyimleri hakkında bilgi toplamak için mümkün olduğunca çok okuma ve araştırma yapmalıdır. Uzay başarısızlıkları hakkında tarihi bilginin mükemmel bir kaynağı Harland ve Lorenz’in “Space Systems Failures: Disasters and Rescues of Satellites, Rocket and Space Probes” adlı kitabıdır, ilgili kitap Yararlanılan Kaynaklar kısmında paylaşılmıştır.
Bir dizi fırlatma aracı arızasını ve bunların nedenlerini ve ayrıca uçuş sırasında arızalanmaya veya haritada yasak bir alana doğru sapmaya başlarsa fırlatma aracını “parçalama-yok etme” yollarını ele aldık.
Yararlanılan Kaynaklar:
1- Small-Satellite Mission Failure Rates Stephen A. Jacklin NASA Ames Research Center, Moffett Field, CA
2- Design of Rockets and Space LaunchVehicles Second Edition Don Edberg and Willie Costa With a Foreword by Homer Hickam
3- https://spacenews.com/ses-rethinking-being-first-to-fly-on-a-full-throttle-falcon-9/
4- Space Systems Failures Disasters and Rescues of Satellites, Rocket and Space Probes Book © 2005 Authors: David M. Harland , Ralph D. Lorenz
5- https://hackaday.com/
6- https://www.esa.int/
