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martedì 29 novembre 2016

ExoMars2016, aggiornamento sull'anomalia che ha provocato la distruzione del lander Schiaparelli sulla superficie di Marte

(Credit ESA/ATG medialab)

NEWS SPAZIO :- Riprendiamo alla grande, andando a vedere le ultime novità sulle indagini del team di investigazione dell'incidente avvenuto al lander Schiaparelli della missione ExoMars2016, giunta su Marte il 19 Ottobre scorso. Incidente che ha portato il veicolo a schiantarsi al suolo invece di effettuare un atterraggio soft.
Tutti i dettagli e le foto orbitali del sito dello schianto li trovate qui


Sono significativi i progressi raggiunti dalle indagini secondo l'ultima nota pubblicata dall'Agenzia Spaziale Europea ESA sul suo sito web.
Avevamo già stabilito che l'ingresso in atmosfera e la discesa erano avvenuti correttamente, come pianificato.

Qualcosa di anomalo è però avvenuto poco dopo.



Ritorniamo quindi a quel giorno ed andiamo a bordo del lander Schiaparelli, il quale è da poco entrato nell'atmosfera e sta sfrecciando veloce verso la superficie di Marte.
Siamo a 12 km di altitudine, con la velocità a 1730 km/h. Ecco che il paracadute si apre correttamente.

Lo scudo termico ha già fatto il suo lavoro e viene così espulso, l'altitudine è di 7,8 km.

Mentre Schiaparelli sta scendendo e rallentando appeso al paracadute, l'altimetro radar Doppler sta funzionando correttamente e le sue misurazioni vengono inviate al software di bordo del sistema di navigazione (GNC, Guidance Navigation and Control System) il quale le utilizza per gestire la fase di discesa.

Tuttavia, ad un certo punto si verifica un evento ancora ignoto, verificatosi poco dopo l'apertura del paracadute.
Questo evento ha provocato una saturazione (valore massimo) nella misura dell'unità IMU (Inertial Measurement Unit), il cui compito è misurare la velocità di rotazione del veicolo.
Tale saturazione è durata per circa 1 secondo, molto di più di quanto ci si aspettasse.

Questi dati errati raggiungono anch'essi il sistema di navigazione e generano una stima errata dell'altitudine del veicolo.

Secondo tale stima l'altitudine è negativa, al di sotto della superficie cioè. Ovviamente questo è impossibile, ma il software di navigazione si è basato su questa informazione ed ha innescato il, prematuro, distacco del paracadute e del guscio protettivo, una breve accensione dei razzi di frenata ed il passaggio nello stato di 'atterrato' con l'attivazione degli strumenti per le analisi al suolo.

In realtà Schiaparelli si trovava a 3,7 km di altezza. Ne è seguita una caduta libera che è terminata con lo schianto del veicolo sulla superficie Marziana, come sappiamo bene.

Questo comportamento anomalo del lander è stato riprodotto nelle simulazioni al computer effettuate a Terra. E questo è un punto importante, in quanto è individuato un ben preciso caso in cui il software di bordo fallisce a seguito dell'elaborazione di un dato errato.

Occorrerà che l'indagine dell'ESA individui almeno due cose, perché e cosa ha portato l'unità IMU a produrre un output saturato e perché il sistema GNC ha preso per buono il dato errato di IMU.

David Parker (Direttore ESA per Human Spaceflight and Robotic Exploration): "Si tratta di una conclusione ancora molto preliminare delle nostre indagini tecniche. Il quadro completo verrà prodotto all'inizio del 2017 da un prossimo rapporto di una commissione di inchiesta esterna ed indipendente, istituita attualmente come richiesto dal Direttore Generale ESA, sotto la presidenza dell'Ispettore Generale ESA.
"Ma noi avremo imparato molto da Schiaparelli, che contribuirà direttamente alla seconda missione ExoMars, in fase di sviluppo con i nostri partner Internazionali per il lancio del 2020".

Roberto Battiston (Presidente dell'Agenzia Spaziale Italiana ASI): "ExoMars è estremamente importante per la scienza e l'esplorazione Europee. Insieme con gli stati che partecipano al programma, lavoreremo verso un completamento con successo della seconda missione ExoMars.
"La profonda partnership tra ESA ed ASI continuerà ad essere fondamentale in questa preziosa ed emozionante missione Europea".

Nel frattempo i dati scientifici registrati dagli strumenti di bordo di Schiaparelli durante l'ingresso in atmosfera, insieme ai dati registrati da ExoMars TGO, dalla sonda Mars Express e dal telescopio Indiano Giant Metre Wave Radio Telescope sono stati inviati ai team scientifici.
Obiettivo, studiarli per aggiungere nuova conoscenza per comprendere meglio l'atmosfera del Pianeta Rosso.

La prossima missione prevista da ExoMars, che indichiamo come ExoMars2020, ha necessità di essere finanziata con 300 milioni di Euro. Se ne parlerà nella prossima Ministeriale ESA che è ormai alle porte.

Fonte dati, ESA.

11 commenti:

  1. Durante le simulazioni al computer, con i test preliminari a Terra, ben prima del lancio, una simile anomalia creata dalle forti oscillazioni di Schiaparelli, con un IMU inaffidabile, andato in overflow troppo a lungo, era una di quelle condizioni che poteva verificarsi, insomma era un eventualità possibile, poco probabile ma possibile, così un evento del genere non è mai stato preso in seria considerazione e quindi i progettisti non hanno preso adeguate contromisure a livello hardware.
    Sottovalutazione che ha dell'incredibile, per me.
    E quindi nemmeno il software era stato scritto tenendo conto di questa possibilità.
    Altezza negativa?
    Assurdo.
    Il lander forse "pensava", grazie a quel software scritto male, di essere già sottoterra, magari a scavare un tunnel protettivo, pur senza attrezzi per poterlo fare, per i futuri coloni che arriveranno fra uno o due decenni?

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  2. Una spiegazione che lascia un po' perplessi: immaginavo che un sistema di navigazione fosse in grado di sopportare l'avaria dei sensori. Un po' quello che accade al gps quando si entra in galleria. Se vado a 100 km/h e all'improvviso il gps mi dice che sono fermo o sono finito contro un muro o sto viaggiando come prima. In entrambi i casi non apro la portiera per scendere...
    Il fatto che coloro che hanno progettato il processo di discesa non abbiano previsto che la sequenza dovesse seguire dei tempi plausibili è indice che tali sistemi non sono ancora sufficientemente intelligenti ed autonomi, soprattutto nel capire una situazione inattesa.

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  3. Anche se in definitiva l'ESA non ha dato molti dettagli sono piuttosto sorpreso anch'io. Un sensore non funzionante sembra aver innescato tutta una serie di eventi che hanno portato alla distruzione del lander.
    Come ho scritto nel post sono almeno due gli eventi errati verificatisi in sequenza, l'errore prolungato nella misurazione di IMU e l'errore di valutazione di GNC.

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  4. Non mi è ben chiaro in che modo delle misure di angoli e velocità angolari abbiano potuto portare ad una falsa lettura dell'altezza del lander.
    L'unica cosa che mi viene da pensare è che in qualche modo le misure dei giroscopi fossero in qualche modo sfruttate per filtrare le letture Doppler. In questo caso la prolungata saturazione potrebbe aver causato una divergenza tra valori stimati e reali portando alla paradossale altezza negativa.
    Sarebbe comunque interessante capire se la saturazione è stata causata da effettive elevate oscillazioni del lander (mi viene da pensare ad un effetto pendolo in seguito all'apertura del paracadute) oppure se si è verificata una vera e propria failure del sensore.
    Attendiamo aggiornamenti da mamma ESA.

    Eliseo

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  5. Che dire,da grande appassionato di esplorazione spaziale,non posso che unirmi al "coro" di sconforto,dispiacere,con un pizzico di perplessita'.
    Insomma l'orgoglio un po' ci soffre e nonostante il successo della messa in orbita di TGO sia di per se un successo, il "fallimento" di Schiapparelli appare un po' come una "macchia scomoda".
    Nonostante le perplessita' che condivido, vorrei ricordare che gia' in passato i software di bordo causarono il fallimento di altre missioni atte all'esplorazione Marziana
    Per esempio il fallimento Mars Climate Orbiter, dove i dati immessi non erano espressi nel sitema metrico decimale come da programma, ma bensi in Sistema imperiale e il software di bordo li interpreto come validi e corretti.
    Ovvio l'errore era umano, ma il software o IA non si pose "domande" rispetto ai dati effettivi dei sensori di bordo.
    Incredibile e al contempo quasi "demenziale".
    Sembrerebbe la rivincita della meccanica (che sembra piu' affidabile)sull'informatica, e questo fa riflettere. Ultimamente i software sono diventati sempre piu' complessi e quasi difficili da prevedere visto le interazioni possibili dei dati che si possono avere in programmi che talvolta sfiorano le 30 milioni di righe. Dai sitemi di bordo dei voli di linea dei grandi Jet (che hanno gia' causato terribili incidenti) fino al famigerato F35 (definito un incubo dal punto di vista di gestione del software) ma anche nella vita di noi "mortali" dal nostro smartfone o la nostra console di gioco preferita assistiamo ad un susseguirsi quotidiano di correzioni,patch,aggiornamenti,man mano che le "magagne" dei software vengono via via scoperte.
    Insomma qual'e il punto ?
    Il punto e' che non basta creare software in grado di gestire solo i dispositivi elettronici
    e non basta da sola la grande capacita' di calcolo dei computers odierni.
    Quello che serve e' integrazione dei dati fra di loro e la loro e l'iterpretazione da parte della
    IA do bordo
    Cosi facendo, se la sonda sa che si trova ad un tot di altitudine, a ad un tot di velocita'
    sara in grado si prevedere la sua posizione rispetto al suolo e sara' in grado di "ignorare"
    un sensore in avaria che dice "ok siamo a terra spegni razzi e sbarazzati del paracadute".
    Detto cosi so che e' banale e la faccenda e' moooolto piu' complessa, ma con tutti
    i distinguo del caso credo che sia piu' o meno il nocciolo della questione.
    Un direttore d'orchestra in grado di concertare tutti i dati che arrivano dai singoli software
    dei singoli strumenti ed eliminare le possibili "stonature input" con piu' autonomia
    e indipendenza perfino rispetto a possibili errori di dati inviati da terra
    Diciamo una IA 2.0, un Hal 9000 speriamo meno "permaloso"

    Daniele

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  6. Il fatto che per la cpu ed i processi fosse attendibile la misurazione NEGATIVA dell'altitudine del lander la dice tutta sull'affidabilità del software scritto ed adottato per questa fase di missione.

    Fossi nei panni dei programmatori non mi alzerei dal letto la mattina...

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  7. Molto strano il discorso del altitudine negativa , e poi dobbiamo anche considerare le accusa del ASI(l'agenzia spaziale italiana) al ESA(l'agenzia spaziale europea) per quanto riguarda test non fatti o fatti da aziende non specializzate, speriamo che siano più accorti per quanto riguarda EXOMARS 2020.

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  8. Solo una curiosita'
    La Boeing ebbe diversi problemi con i radioaltimetri installati a bordo dei suoi aerei. Ebbene quando andavano in panne riportavano sempre la stessa lettura ossia un valore di - 8
    Se avete seguito la serie inddagini ad alta quota inccapperete in una serie di episodi incentrati su questa anomalia spesso fatale.
    Probabilmente non c'entra nulla con cio' che e' accaduto a schiapparelli ma ci fa capire che questo tipo di anomalia con dati relativi ad altitudini negative accade spesso anche qui sulla Terra e su normalissimi voli commerciali che di certo non volano negli ostili cieli marziani

    Daniele

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  9. so solo che i retro razzi del lander schiaparelli hanno funzionato per solo tre secondi per poi spegnersi e cadere a peso morto per 19 secondi , un disastro . ciao da alieno.

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  10. Ma la discesa,cioè lo spazio percorso,è una funzione continua,quindi per passare da valori positivi a valori negativi deve per forza passare per lo zero. E non c'era un sensore di atterraggio che tocca il suolo? c'era sul lem nel 1969 , un cavo penzolante che avvertiva del suolo ! In tal modo non avendo l'input di tale sensore, l'altitudine negativa andava esclusa ( ma non in assoluto però, cioè se atterri e sprofondi nelle sabbie mobili , l'altimetro deve segnalare una altezza negativa)

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