В этой статье мне бы хотелось поднять вопрос о возможностях новейших систем компьютерной симуляции и имитации рабочего цикла сложных функциональных комплексов, имеющих многоуровневую иерархию и мультифункциональную архитектуру взаимодействия между компонентами и элементами, предотвратить возможные аварии и нештатные ситуации.

К сожалению в последние дни появился пример, показывающий как игнорирование или не знание и неумение использовать такие возможности приводят к фатальному провалу важнейших научно-технических экспериментов и к потере громадных средств, затраченных на подготовку и организацию этих экспериментов.

Если ещё раз углубиться в Теорию решения изобретательских задач, то можно ещё раз убедиться в том, что ТРИЗ учит и предоставляет при творческом переосмысливании возможность сначала логического, а в развитие его и компьютерно-виртуального моделирования всех вероятных нарушений рабочего цикла этих сложнейших мультифункциональных комплексов, путём прогнозирования и интеграции программных средств принадлежащих этому самому комплексу и сочетания их с дополнительным управляющим комплексом, моделирующим и формирующим все возможные варианты функционального несоответствия и нештатных ситуаций, возникающих в работе указанного комплекса.

Сначала опубликованная информация о финале события, как части целой цепи событий, предшествовавших той явной проблеме, которая вызвала необходимость написания этой статьи.

Итак:

... Межведомственная комиссия по расследованию причин аварии "Фобос-Грунта" планирует завершить работу до конца января 2012 года. Об этом сообщает РИА Новости со ссылкой на слова председателя комиссии и бывшего главы Роскосмоса Юрия Коптева.

"Комиссия приступает к работе в начале следующей недели. Профильные подгруппы сформированы. В нее вошли представители кооперации, участвовавшей в разработке и создании космического аппарата. Время на работу нам дано до конца января", - приводит агентство слова Коптева.

"Фобос-Грунт" был запущен в космос 9 ноября 2011 года. Главной целью аппарата должен был стать марсианский спутник Фобос. Он должен был опуститься на его поверхность, взять образцы и отправить их в специальной капсуле на Землю.

Через два часа после старта автоматическая межпланетная станция по невыясненным пока обстоятельствам, не включила маршевые двигатели, а осталась на орбите, где и пребывает в настоящее время. Орбита аппарата постепенно снижается - по самым последним данным, он упадет на землю 11 января 2012 года.

А начиналась эта печальная эпопея так:

... В среду, 9 ноября, с космодрома Байконур стартовала ракета-носитель "Зенит", на борту которой находилась российская межпланетная исследовательская станция "Фобос-Грунт". Довольно-таки амбициозный проект предполагал, что аппарат доберется до одного из спутников Марса - Фобоса, опустится на его поверхность, возьмет образец грунта и отправит его на Землю. Однако этим планам не было суждено реализоваться - "Фобос-Грунт" вышел на низкую, так называемую опорную орбиту и не смог совершить следующий маневр, необходимый, чтобы начать путешествие к Красной планете. Согласно последним данным, вышедший из строя аппарат должен упасть на Землю в районе 26 ноября (эти предположения не подтвердились).

К сожалению, на сегодняшний момент неизвестно, что на самом деле произошло с аппаратом, потому что нет достаточного объема телеметрии. Но многие специалисты склоняются к следующей версии произошедшего: аппарат вышел на нужную заданную орбиту - промежуточную, или, как ее еще называют, опорную - высотой чуть меньше двухсот километров в перигее и чуть меньше трехсот пятидесяти километров в апогее. На этой опорной орбите “Фобос-Грунт” может просуществовать недели две-три, а затем он неминуемо упадет на Землю и сгорит в атмосфере.

На втором витке аппарат должен был сориентироваться сначала по солнечным датчикам, потом по звездным датчикам и, приняв заданную ориентацию, выдать разгонный импульс при помощи своего двигателя. При этом он должен был сначала перейти на эллиптическую орбиту, а еще через виток (то есть на третьем витке) сделать импульс для ухода на межпланетную траекторию.

Во время первого витка все было нормально, специалисты на Земле получили телеметрическую информацию, что у станции раскрылись антенны, солнечные батареи и так далее. А на следующем витке наблюдатели уже искали “Фобос-Грунт” там, где он должен был быть после первого импульса (то есть на эллиптической орбите) - потому что импульс должен был происходить вне зоны связи с нашими пунктами слежения. Так вот, аппарат искали на эллиптической орбите, но его там не оказалось. Пришлось задействовать российскую систему контроля космического пространства, и станцию обнаружили на прежней опорной орбите, причем молчащей. Стало очевидно, что импульс она не выполнила. Начали разбираться, почему это могло случиться, но причин может быть много, и, чтобы определить, какие именно из них сыграли роль в данном случае, необходимо получить телеметрическую информацию с борта, а не все НИПы (наземные измерительные пункты) могут ее принимать и не все НИПы могут выдавать команды на борт.

Здесь есть смысл прервать изложение фактов и задать простой вопрос, - как можно было оставить такой важнейший операционный момент без активного контроля с земли? Что послужило при принятии решения о таком варианте организации полёта, многократной, имитационно проверенной гарантией, что это будет надёжно работать?

Судя по всему, никакой имитации, которая совершенно надёжно может быть обеспечена существующими программными технологиями и компьютерно-техническими средствами, никто и не думал проводить...

Теперь дальше: фраза "закрылся борт" относится к программным операциям станции. Если программа обнаруживает какую-то нештатную ситуацию, она прекращает выполнение программ и, не дожидаясь пролета над территорией, над которой имеется надёжная связь, шлет короткими импульсами сообщения о том, что произошла нештатная ситуация. То есть фраза “закрылся борт”, означает, что аппарат – борт - прекратил работать по программе, и ему с Земли в ручном режиме нужно послать специальные команды, чтобы он начал функционировать, передал телеметрию и так далее.

Почему команды надо послать в ручном режиме? Ведь сегодня существуют полностью автоматические надёжные и многократно проверенные схемы отработки и команд и контроля их исполнения;

Все очень просто. Во-первых, я бы не сказал, что система недоработана. Ситуация вот какая. НПО имени Лавочкина по экономическим и политическим причинам оказалось в очень тяжелом положении. В результате создание этой станции очень сильно затянулась - идея и первые проекты доставки грунта с Фобоса появились еще в советское время. Собственно программа конструирования станции была принята в конце 90-х, тогда же началось ее финансирование. Но из-за недостаточного и неритмичного финансирования, а так же из-за смен руководителей НПО запуск постоянно переносился.

Полтора года назад в НПО имени Лавочкина назначили новое руководство, очень прогрессивное и очень квалифицированное, но аппарат был уже практически собран (... почему же всё таки руководство не обратило внимание на очевидные факты?...). Никакие конструктивные ошибки, элементную базу — ничего уже нельзя было исправить и заменить, так что предприятию оставалось только проверять все системы. Хорошо еще, что, все-таки, было решено отказаться от запуска в 2009 году – тогда станция была вообще совершенно “сырой”.

Что известно из публикаций:

... В эти полтора года его окончательно доделали и провели полные испытания, но только те, которые можно делать с уже собранным аппаратом (Обычно при разработке космических аппаратов проводят испытания с повышенными нагрузками, и их успешное прохождение доказывает, что аппарат сможет выдержать и стандартные нагрузки. Для полностью собранного аппарата такие проверки невозможны, так как существует риск выхода из строя деталей, которые уже невозможно заменить - прим. "Ленты.ру"). Все вроде нормально работало. И программное обеспечение, и электронно-вычислительные машины тоже прошли обычные проверки. Если бы какое-то оборудование не прошло проверку, руководство не пошло бы на пуск.

Логика системы управления была разработана с использованием имеющихся в то время бортового вычислительного комплекса, датчиков, гироскопов и прочего, и заменить их на другие, более совершенные уже было нельзя. (... почему нельзя? Что потерять станцию безвозвратно, лучше?) В данном случае система разрабатывалась специально для миссии “Фобос-Грунт”. Можно было, наверно, совершенствовать программу, но она была вполне нормальной (сейчас видно, что и программа, и, реализующие её средства были предельно устаревшими, можно сказать даже морально-устаревшими и, что применение современных средств, которые давно существуют и их не надо было бы изобретать, позволило бы избежать той ситуации, которая реально возникла и послужила печальной иллюстрацией, когда пренебрежение или, что ещё хуже незнание, современных технологий имитации, логика которых базируется на известных постулатах Теории решения изобретательских задач, приводит к, неизбежному в таких случаях и обстоятельствах, результату...). Другое дело, что программист никогда не доволен своей работой. Он всегда говорит: "А вот это можно сделать лучше" - и это может продолжаться до бесконечности. В конце концов нужно сказать: "Все, хватит, летим так" - и принять программу, потому что следующее окно полета к Марсу откроется через два года. За это время ресурс всех остальных систем уже будет исчерпан, (вот это и обясняет всё происшедшее, эта поломанная логика поражает своей технической безграмотностью и отсутствием профессионализма).

Продолжаем знакомиться с публикациями:

... Но как бы там ни было, сейчас нельзя говорить, что авария произошла из-за сбоя в программе, или в бортовом компьютере, в работе звездных или солнечных датчиков, двигательной установки, или системы гироскопов, которая помогает ориентироваться станции, и так далее. Причин прерывания этой автоматической программы может быть очень много. Специалист, которого процитировали, естественно, видит неполадки именно в своей области. Но это один человек. А кто-то, например, скажет, что виноваты звездные датчики. А кто-то на бортовой вычислительный комплекс… Нужны точные данные, которые может дать только телеметрия…

... Вспомните – последняя попытка запустить миссию к Марсу у нас (в России) была в 1996 году, и закончилась неудачей. С тех пор ни одной межпланетной станции в России разработано не было, не до науки было государству и руководству космической отрасли.

В разработке космических миссий очень важно экономическое состояние государства. Например, в России практически умерла электронная промышленность, производство микросхем. Сейчас ими занимаются все, кому не лень, в том числе МинАтом, например.

(... как известно перед развалом СССР было принято глупейшее решение о организации производства микросхем, процессоров и других микроэлектронных компонентов на предприятиях всех основных промышленных министерств; Это решение было с горем пополам частично реализовано, но техника и оборудование для выпуска этих продуктов сдирались с купленных устаревших производственных линий и чудовищное отставание было заложено уже с самого начала реализации этой программы; Результат, который отчётливо виден сегодня, - следствие этого организационного сомнительного эксперимента...).

Ну и опять оправдания:

... При этом в промышленных масштабах никто микросхемы не делает, потому они очень дорогие. И качество микросхем в итоге соответственное...

(... на самом деле, никакие средства, которые вложат в это производство не дадут никаких положительных результатов, - результат в принципе может дать только полная замена оборудования и задействование самых передовых технологий, которые сегодня никто не представляет без базовых принципов и аналитических инструментов Теории решения изобретательских задач, теории, изучению которой в всех ведущих корпорациях, производящих микроэлектронные компоненты уделяется всё большее внимание...)

... На космические аппараты нужно ставить микросхемы класса military, а за рубежом нам их не продают – предлагают либо бытовые микросхемы, либо микросхемы чуть более высокого качества, чем бытовые. Сейчас еще полегче стало, а 5-7 лет назад необходимые микросхемы вообще невозможно было купить, и, по слухам, на космические аппараты ставили бытовые микросхемы, чуть ли не с рынка (... вот причины аварии !).

... “Фобос-Грунт” был собран еще в те времена, когда Роскосмосу совсем не выделяли средств. Это сейчас, уже третий год Федеральному космическому агентству дают столько, сколько оно просит – не так уж и много, кстати, потому что программы у нас не очень амбициозные. Поэтому гарантировать абсолютное качество тех аппаратов, которые были сделаны 5-7 лет назад, нельзя (... тогда зачем их запускать?...).

... За эти годы развала ослабла система контроля, поэтому и ракеты у нас все время падают сейчас. Ну и, кроме того, миссия “Фобос-Грунт” сама по себе очень сложная...

Теперь уместно задаться вопросом, а что в коллективах ведущих эти проекты нет современных специалистов, в совершенстве владеющих имитационными технологиями ? Где же и как готовят специалистов, которые не отстояли технически правильное мнение о не готовности миссии ? Может они просто не знали и не догадывались о существовании отработанных программно-технических средств для выработки убедительных доказательств?

... В основном это МАИ и МГТУ имени Баумана. В этих вузах очень хорошая подготовка (... видно по результатам...), особенно в МГТУ - там вообще хорошая система отбора талантливых кадров, которые распределяются, приглашаются в отрасль и так далее. То есть с этим проблем нет - люди идут на предприятия и за границу уезжает относительно мало выпускников.

Сейчас средний возраст практически на всех предприятиях космической отрасли опустился до 40-45 лет. Это не значит, что там всем по 40-45 лет. На самом деле, работает, в основном, молодежь до 30 лет и люди старше 50-и. А вот середины, самых опытных и работоспособных людей, как раз не хватает. Пожилым уже тяжело много работать, а у молодых еще не хватает опыта и знаний. Но эта сложность достаточно успешно преодолевается... (как, не понятно...).

Как утверждают авторы публикаций, пытаясь хоть как то оправдать или объяснить сложившуюся ситуацию, - основная проблема сейчас – это нехватка руководящих кадров. Те 40-45-летние, которые должны были к 50-ти годам дойти до уровня главных и генеральных конструкторов, в свое время разбежались. И поэтому сейчас предприятия возглавляют часто вовсе не конструкторы, а экономисты, бывшие офицеры. Более того, даже в “космическом министерстве” - Роскосмосе – нет и не было ни одного космонавта!

Можно сказать, что в отрасли сейчас нет людей, равных по масштабу Королеву, Челомею, Бабакину, Решетневу, которые бы генерировали идеи и добивались бы своих целей, на основании предложений которых строилась бы вся космическая программа. Были бы инициативные молодые талантливые руководители - в отрасли было бы совсем другое положение.

(... заявления весьма спорные и показывающие, что все звенья одной цепи фатальных ошибок и отсутствия профессионального позитивного опыта, порождают аналогичные, случившейся, ситуации аварии и недоразумения...)

И естественно ожидаемый финал:

... Генеральный директор и генеральный конструктор НПО имени Лавочкина Виктор Хартов признал провал миссии "Фобос-Грунт". Об этом он 13 декабря рассказал РИА Новости на конференции "Астрофизика высоких энергий сегодня и завтра". НПО имени Лавочкина является создателем автоматической станции.

"Фобос-Грунт" с точки зрения основной миссии - полета к Марсу - уже надо признать потерянным, потому что уже изменилась вся баллистика и он уже в любом случае не сможет долететь до Красной планеты. Это уже факт. Миссия уже невыполнима", - сказал Хартов. Он также добавил, что попытки связаться со станцией будут предприниматься вплоть до ее входа в плотные слои атмосферы (... чем это может помочь, не понятно...).

Примечательно, что с заявлением, аналогичным заявлению Хартова, замглавы Роскосмоса Виталий Давыдов выступил еще 22 ноября. Спустя всего день, однако, радиостанции в Австралии удалось впервые установить с аппаратом связь.

Позже связь была установлена с Байконура, и специалистам на Земле даже удалось получить с борта аппарата телеметрию. Вместе с тем, никакой дополнительной информации о состоянии аппарата не появлялось.

10 декабря 2011 года стало известно, что Роскосмос создал межведомственную комиссию по анализу причин провала миссии "Фобос-Грунта". Возглавил комиссию руководитель научно-технического совета Ростехнологий Юрий Коптев, который был главой Роскосмоса в период с 1992 по 2004 год.

Интересно, изменится ли что нибудь в этой системе, вернутся ли специалисты к пониманию того, что новое в этой технологии, позволяющее максимально предвидеть и промоделировать ситуацию ещё на земле, - это хорошо забытое старое, которое можно найти в разработанной ещё в СССР Теории решения изобретательских задач и её аналитических и алгоритмических приложениях.