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nasa|NASA最强大运载火箭即将进行首飞 控制软件却让人揪心

nasa|NASA最强大运载火箭即将进行首飞 控制软件却让人揪心
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美国宇航局提供的图片显示了太空发射系统在发射过程中的情况
划重点
1.NASA太空发射系统火箭正向着实现首飞的目标迈进 ， 不过人们担心的不再是火箭的发动机等硬件 ， 而是嵌入到其所有系统中的计算机控制软件 。
2.SLS是多家制造商所制造部件的混合体 ， 包括“核心级”、猎户座飞船、RS-25发动机和侧面助推器以及火箭上级等 ， 它们的集成和控制非常复杂 。
3.NASA希望能从波音星际线飞船的首次无人飞行中吸取教训 ， 该任务遭遇两个软件错误 ， 使其最终未能完成与国际空间站对接的任务 。
4.SLS的发动机将在今年晚些时候进行点火测试 ， 并持续运转8分钟 。 SLS随后将被移到佛罗里达州的肯尼迪航天中心 ， 准备进行定于2021年底的首次发射任务 。
腾讯科技讯 11月1日 ， 作为有史以来最强大的运载火箭 ， 美国宇航局（NASA）的太空发射系统火箭（SLS）正向着实现首飞的目标迈进 ， 将“猎户座”（Orion）飞船送入绕月轨道 ， 人们担心的不是火箭的发动机等硬件 ， 而是嵌入到其所有系统中的计算机软件 。
NASA的这款最新运载火箭使用四台RS-25发动机提供动力 ， 加起来可以提供超过900吨的推力 。 另外 ， 它还有两个固体燃料侧面助推器提供动力补充 ， 这些助推器在温度非常高的情况下每秒燃烧6吨推进剂 ， 以至于在最近犹他州沙漠的测试中 ， 火焰甚至将沙子变成了玻璃 。
当投入使用时 ， SLS将是有史以来最强大的运载火箭 ， 使将宇航员送上月球的Saturn V和SpaceX的猎鹰重型火箭都显得相形见绌 。 SLS是个高达98米的庞然大物 ， 比自由女神像还高 。 猎鹰重型火箭已经发射了商业有效载荷和国家安全卫星 ， 以及SpaceX创始人埃隆·马斯克(Elon Musk)的特斯拉跑车前往火星 。
但是 ， 随着SLS向首次飞行的目标迈进 ， NASA的官员们担心的不是火箭硬件 ， 而是控制火箭所做一切的软件 ， 从设置轨道到打开和关闭各个阀门 。
对于火箭来说 ， 计算能力已经变得和将它们送出地球大气层的蛮力同样重要 ， 特别是像SLS这样的火箭 ， 它实际上是多家制造商制造的部件的混合体：波音公司制造火箭的“核心级” ， 也就是运载火箭的主要部件；洛克希德·马丁公司建造猎户座飞船；Aerojet Rocketdyne和Northrop Grumman分别负责RS-25发动机和侧面助推器的制造；联合发射联盟公司（ULA）则负责火箭上级制造 。
所有这些部件的整合都需要共同努力 ， 才能使任务取得成功 。 但NASA的航空航天安全咨询小组(ASAP)最近表示 ， 它对这个复杂系统的开发和测试方式相互脱节感到担忧 。 在上个月的会议上 ， 该小组成员、NASA前飞行和任务运营总监保罗·希尔(Paul Hill)表示：“我们非常关注端到端的综合测试能力和计划 ， 特别是飞行软件的综合测试能力和计划 。 ”
希尔说 ， 模拟飞行不是一个全面的航空电子设备和软件测试 ， 而是包括“多个独立的实验室” ， 同时用“不同的模拟器来测试软件” 。 他解释称：“飞行系统应该尽可能成功地开发 ， 目标是像实际飞行一样进行测试 。 就像NASA的运营团队按照实际飞行方式训练一样 。 ”
同样令ASAP小组感到不安的是 ， NASA及其承包商似乎没有从去年波音“星际线”(Starliner)飞船的拙劣飞行中“吸取教训” ， 该飞船遭遇了两个软件错误 ， 导致其无法按计划与国际空间站对接 ， 并迫使任务控制人员缩短了任务时间 。 自那以后 ， ASAP小组表示 ， NASA在监督波音的星际线飞船项目方面做得很差 ， 并誓言要对其工作进行更严格的审查 ， 特别是软件测试 。
对SLS火箭软件的担忧是该项目的最新危险信号 ， 这个项目始终在努力克服一系列成本超支和挫折 。 多年来 ， 政府监管机构的一系列报告描绘了一幅管理不善、令人不安的图景 。
三年前 ， NASA监察长在一次审计中报告 ， NASA在2012年至2016年期间在SLS、猎户座飞船及其相关地面系统上花费了超过150亿美元 。 据估计 ， 整个项目耗费的总金额将达到230亿美元 。 该报告指责了主要承包商波音公司 ， 称其“一直低估了要进行的工作范围 ， 从而低估了所需劳动力的规模和技能” 。
与此同时 ， 政府问责局（GAO）去年发布的另一份报告发现 ， 尽管波音公司表现不佳 ， 但NASA继续向其支付数千万美元的“奖励费” ， 原因是该公司在评估中得分很高 。
NASA表示 ， 现在SLS项目终于走上了正轨 ， 该火箭将在密西西比州的斯坦尼斯航天中心接受一系列被称为“绿色运行”的严格测试 ， 最终将发生一场“热火” ， 即发动机将在今年晚些时候点火并持续运转8分钟 。 然后 ， SLS将被移到佛罗里达州的肯尼迪航天中心 ， 准备进行目前计划于2021年底进行的首次发射 。
NASA局长吉姆·布里登斯廷(Jim Bridenstine)说：“我们2024年成功登月所需的所有软硬件都在调试中 ， 这是阿耳特弥斯重返月球计划的一部分 。 我们正在迅速行动 ， 以实现这一目标 。 ”然而 ， 要想在最后期限内实现目标 ， 飞行软件必须完美运行 。 第一次测试预计将在明年晚些时候进行 ， 届时SLS将在Artemis I任务中首次飞行 ， 将没有任何机组人员的猎户座飞船送入绕月轨道 。
NASA负责SLS航空电子和软件工程的高级技术负责人丹·米切尔(Dan Mitchell)在接受采访时说：“归根结底 ， 飞行软件是火箭的功能集成部分 ， 火箭没有飞行软件是飞不起来的 。 软件控制所有的阀门和发动机 。 它考虑到火箭内部的所有参数、导航和位置信息 ， 并使用所有这些信息来控制飞行 。 ”
也许没有什么比星际线飞船的试飞更好地说明了软件在太空飞行中扮演的重要角色 ， 以及代码中的缺陷如何会产生严重的后果 。
在进入轨道后不久 ， 这艘没有宇航员的飞船遇到了麻烦 ， 因为其上面的飞行计算机提前了11个小时 。 由于飞船认为自己在任务中处于完全不同的位置 ， 它试图纠正自己的路线 ， 燃烧了宝贵的燃料 ， 迫使控制人员提前结束任务 ， 而没有完成主要目标 ， 即与国际空间站对接 。 控制人员后来发现了另一个软件问题 ， 可能导致服务舱在分离后与乘员舱相撞 。 如果有宇航员在飞船上的话 ， 可能会危及他们的安全 。
波音公司能够诊断出问题 ， 发送软件修复程序 ， 并最终将飞船安全降落 。 后来 ， 波音公司表示 ， 其对该软件的测试存在严重缺陷 ， 使得这两个问题在飞船的100万行代码中没有被发现 。 这让人想起困扰其波音737 Max飞机的软件问题 ， 这款飞机已经发生了两起坠机事件 ， 总共造成346人死亡 ， 目前仍在全球停飞 。
波音公司官员表示 ， 在测试期间 ， 官员们主要专注于确保星际线飞船与火箭的正确通信 ， 但缩短了测试 ， 以至于没有发现飞船读取到了错误的时间 。 今年早些时候 ， 约翰·穆赫兰(John Mulholland)在担任波音星际线飞船项目经理时表示 ， 如果测试继续进行 ， “我们就会发现它” 。 自那以后 ， 他被调到了波音公司的空间站项目 。
在服务模块分离的软件测试中 ， 波音公司没有使用实际的硬件 ， 而是使用了“模拟器” ， 这是一个设计用来模拟服务模块的计算机系统 。 穆赫兰说 ， 问题是模拟器在测试时编程输入了错误的推进器配置 。 负责SLS项目的NASA官员表示 ， 他们相信SLS火箭和猎户座飞船的测试协议要强大得多 。 对于初学者来说 ， 该计划的设置有所不同 。 波音公司拥有并运营星际线飞船 ， 并用它为NASA提供服务 ， 即将宇航员送到空间站 。
相比之下 ， 在SLS计划中 ， NASA拥有并将操作火箭 ， 并负责所有的综合测试 。 NASA高级技术负责人米切尔说 ， SLS团队将“星际线飞船”的事故“铭记在心” 。 因此 ， 他们花了四天时间测试SLS和猎户座之间的各种接口 。 他说：“我们有条不紊地逐一检查 ， 这是一次非常详细和富有成效的互动 ， 我们在所有界面上都进行了这种互动 。 ”
NASA驳斥了ASAP安全小组的调查结果 ， 在一份声明中表示：“Artemis I任务每个阶段的所有软件、硬件和组合都经过了彻底的测试和评估 ， 以确保它符合NASA的严格安全要求 ， 并完全有资格进行载人航天 。 ”该机构及其承包商正在“对飞行Artemis任务所需的软件、硬件、航空电子设备和集成系统进行端到端的综合测试” 。
负责SLS项目的波音公司副总裁约翰·香农(John Shannon)在10月份接受采访人员采访时表示 ， “核心级”拥有火箭、航空电子设备、飞行计算机和“控制飞行器的系统”的“大脑” 。 但他说 ， 该公司的软件开发和测试部分仅限于所谓的“舞台控制器” ， 即“控制运载火箭本身的地面软件” 。
【nasa|NASA最强大运载火箭即将进行首飞 控制软件却让人揪心】香农还说 ， 这些系统已经“开发完成 ， 并在NASA马歇尔太空飞行中心的集成设施中进行了测试 。 我们已经对它进行了独立的验证和确认 ， 以表明它与飞行软件和标准控制器软件工作得很好 。 一切都已经准备就绪！” （腾讯科技审校/金鹿）


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