Mars Climate Orbiter 1999 là tên con tàu thăm dò Sao Hỏa của NASA mất tín hiệu vào rạng sáng 23/9/1999, ngay khi nó châm lửa động cơ để vào quỹ đạo. Người ta hay kể rằng nó chết vì nhầm đơn vị đo. Câu chuyện thật dài hơn thế: con tàu lệch dần suốt chín tháng bay, và trên đường đi đã có người nhìn thấy những con số lạ.

Tóm tắt nhanh

Mars Climate Orbiter mất vì một tệp dữ liệu dưới mặt đất ghi xung lực bằng pao-lực nhân giây thay vì niu-tơn nhân giây, nên mỗi cú đẩy nhỏ bị tính thấp đi khoảng 4,45 lần. Nhưng nguyên nhân sâu hơn nằm ở tổ chức: đội dẫn đường quá mỏng, thiếu hiểu biết về con tàu, phần mềm không được kiểm thử đủ, và những dấu hiệu bất thường không được đưa vào quy trình chính thức. Hội đồng điều tra kết luận có một nguyên nhân gốc và tám nguyên nhân góp phần.

Diễn biến chính

Bối cảnh: «nhanh hơn, rẻ hơn, tốt hơn»

Daniel Goldin đứng đầu NASA từ năm 1992, đúng lúc Chiến tranh Lạnh khép lại và Quốc hội Mỹ bớt hào phóng với không gian. Sau khi tàu Mars Observer im bặt năm 1993, ông chủ trương làm nhiều con tàu nhỏ, rẻ, bay dày thay vì dồn mọi thứ vào một con tàu lớn. Mars Pathfinder cùng xe tự hành Sojourner năm 1997 dường như chứng minh công thức này đúng.

Cho cửa sổ phóng năm 1998, NASA đặt hai con tàu: Mars Climate Orbiter, vệ tinh thời tiết quanh Sao Hỏa, và Mars Polar Lander. Lockheed Martin chế tạo tàu ở Denver; việc dẫn đường thuộc JPL ở Pasadena. Theo hội đồng độc lập sau này, chương trình thiếu kinh phí khoảng 30% ngay từ đầu.

11/12/1998: phóng tàu

Tên lửa Delta II đưa con tàu nặng khoảng 629 kg rời Mũi Canaveral. Kế hoạch là vào một quỹ đạo dài và dẹt, mỗi vòng hơn 14 giờ. Sau đó tàu dùng tấm pin mặt trời dài khoảng 5,5 m làm phanh, lướt qua rìa khí quyển để thu quỹ đạo xuống còn khoảng hai giờ một vòng.

Những tháng đầu: tệp hỏng và hộp thư email

Nhóm lực nhỏ ở Denver viết phần mềm mặt đất xuất tệp dữ liệu cho đội dẫn đường. Tài liệu đặc tả giao diện yêu cầu hệ mét (niu-tơn nhân giây), nhưng tệp lại ghi bằng pao-lực nhân giây. Phần mềm trên tàu vẫn tính đúng hệ mét. Chỉ riêng tệp này nói sai ngôn ngữ.

Đội dẫn đường ở Pasadena thì rất mỏng: một trưởng nhóm và một người dẫn đường cho tàu này, trong khi cả đội còn phải lo thêm hai nhiệm vụ khác. Họ vào cuộc muộn, không dự các buổi duyệt thiết kế, không thử phần mềm mặt đất, và cho rằng tàu mới giống Mars Global Surveyor. Thực ra tàu mới chỉ có một tấm pin bất đối xứng, nên ánh nắng làm nó xoay. Chế độ «nướng thịt» (lật tàu nửa vòng mỗi ngày) bị bỏ, khiến số lần xả động lượng nhiều gấp 10–14 lần dự tính. Trong bốn tháng đầu, tệp dữ liệu hỏng nên đội dẫn đường dựa vào email báo giờ đánh lửa.

Tháng 4/1999: con số lạ đầu tiên

Khi tệp được sửa định dạng, chỉ trong chưa đầy một tuần đội dẫn đường đã thấy các cú đẩy trong tệp nhỏ hơn so với quỹ đạo thực. Một phần vì vật lý: họ theo dõi tàu bằng hiệu ứng Doppler của sóng vô tuyến, mà các cú đẩy này chủ yếu hướng vuông góc với đường nhìn nên Doppler gần như không thấy. Một phần vì con người: các sai lệch chỉ được bàn qua email, không mở phiếu báo sự cố chính thức, và mỗi đội đều nghĩ đội kia đang kiểm.

Tháng 7–9/1999: các lần nắn đường bay

Lần nắn thứ nhất và thứ hai gần như chưa ghi nhận độ lệch. Đến lần thứ ba (cuối tháng 7), các cách tính quỹ đạo bắt đầu mâu thuẫn. Khi tàu đến gần, nghiệm chỉ dùng phép đo sóng vô tuyến luôn cho kết quả tàu đi thấp hơn, và mâu thuẫn này không được giải quyết. Lần nắn thứ tư, ngày 15/9, nhắm độ cao 226 km. Vài ngày sau ước tính tụt còn khoảng 170 km, rồi 150 km và 110 km, trong khi ngưỡng sống sót là khoảng 80 km.

Lần nắn thứ năm chỉ được bàn bằng miệng và không bao giờ diễn ra. Lý do gồm: chưa có phân tích và quy trình sẵn sàng, chuỗi lệnh vào quỹ đạo đã nạp lên tàu, lịch trình eo hẹp vì tàu phải làm trạm chuyển tiếp cho Mars Polar Lander, và chưa ai hiểu hết mức nguy hiểm.

23/9/1999: mất tín hiệu

Động cơ chính bắt đầu đốt lúc 09:00:46 UTC. Bốn phút sau tàu khuất sau hành tinh, sớm 49 giây so với kế hoạch, và không xuất hiện lại sau 21 phút. Tính lại về sau, tàu đã lao vào ở độ cao khoảng 57 km. Ngày 29/9, hệ số 4,45 được tìm ra.

Điều tra và hệ quả

Hội đồng điều tra do Arthur Stephenson làm chủ tịch, có nhà khoa học máy tính Peter Norvig là thành viên. Ngày 10/11/1999, hội đồng công bố một nguyên nhân gốc và tám nguyên nhân góp phần, kèm lời khuyên khuyến khích cả đội hoài nghi và nêu mọi mối lo. Ngày 3/12/1999, Mars Polar Lander cũng mất; khả năng cao nhất là tín hiệu giả từ chân tàu làm động cơ tắt sớm. Chương trình Sao Hỏa sau đó thu hẹp và quản lý thận trọng hơn.

Điều còn tranh cãi hoặc cần thận trọng

  • «NASA dùng hệ mét, Lockheed dùng hệ Anh» là cách tóm tắt sai bản chất: tài liệu chung yêu cầu hệ mét, phần mềm trên tàu đúng, chỉ một tệp dưới mặt đất ghi sai.
  • Không phải nhầm dặm với cây số. Thực chất là pao-lực nhân giây với niu-tơn nhân giây, và chỉ ở các cú đẩy xả động lượng.
  • 125 triệu USD là giá riêng tàu quỹ đạo; cả chương trình hai tàu tốn khoảng 327,6 triệu USD. Nhiều bài viết lẫn hai con số này.
  • Theo lời kể của nhà báo Oberg (IEEE Spectrum), có người dẫn đường viết bản ghi nhớ bất an quanh lần nắn thứ ba, một cuộc họp ở Denver không thay đổi gì, và một bản ghi nhớ nội bộ của JPL sau đó thừa nhận đã không lắng nghe cảnh báo sớm. Đây là lời kể, không phải tài liệu điều tra.
  • Chuyện người dẫn đường bị bảo hãy điền đúng biểu mẫu, và chuyện ai thúc làm lần nắn thứ năm, đều chỉ là bản kể gần đúng, độ chắc thấp đến trung bình.
  • Không ai biết chắc con tàu cháy trong khí quyển hay văng ra quỹ đạo quanh Mặt Trời.

Vì sao câu chuyện này đáng nhớ?

Lỗi đơn vị đã nằm trong tệp từ ngày đầu, và con số lạ đã lên màn hình từ tháng 4. Theo cách đọc của kênh, thứ thiếu không phải một bộ óc giỏi hơn mà là người thứ hai để kiểm lại, thời gian để hỏi thêm một câu, và một kênh khiến câu hỏi ấy buộc phải được trả lời.

Bài học này không chỉ dành cho tàu vũ trụ. Bất cứ hệ thống nào ghép từ nhiều đội, nhiều nhà cung cấp, nhiều phần mềm trao đổi qua một tệp đều có một chỗ nối như vậy. Ở đó cần có người được phép nói: «khoan đã, con số này lạ».

Câu hỏi thường gặp

Mars Climate Orbiter mất vì lỗi gì?

Một tệp phần mềm mặt đất ghi xung lực các cú đẩy nhỏ bằng pao-lực nhân giây, trong khi tài liệu quy định niu-tơn nhân giây. Mỗi cú đẩy bị đọc nhỏ đi khoảng 4,45 lần, và sai lệch cộng dồn qua chín tháng bay.

Mars Climate Orbiter mất tín hiệu khi nào?

Rạng sáng 23/9/1999, khi động cơ chính đốt để vào quỹ đạo Sao Hỏa. Tàu mất tín hiệu sớm 49 giây so với kế hoạch và không xuất hiện lại sau 21 phút.

Con tàu đắt bao nhiêu?

Con số 125 triệu USD là giá riêng tàu quỹ đạo. Cả chương trình hai tàu, gồm phóng và vận hành, tốn khoảng 327,6 triệu USD.

Có đúng là nhầm giữa hệ mét và hệ Anh giữa NASA và Lockheed không?

Không hẳn. Tài liệu chung của dự án yêu cầu hệ mét và phần mềm trên tàu tính đúng hệ mét; chỉ một tệp dưới mặt đất ghi sai đơn vị.

Hội đồng điều tra kết luận gì?

Hội đồng do Arthur Stephenson làm chủ tịch, công bố ngày 10/11/1999 một nguyên nhân gốc là tệp phần mềm mặt đất không dùng hệ mét, cùng tám nguyên nhân góp phần như đội dẫn đường quá mỏng, kiểm thử chưa đủ và lần nắn đường bay thứ năm bị bỏ lỡ.

Nguồn tham khảo

  • Báo cáo Phase I của Hội đồng điều tra Mars Climate Orbiter (10/11/1999)
  • Thông cáo NASA ngày 30/9/1999 và ngày 28/3/2000
  • Bản tin JPL; Reuters (1999)
  • Oberg, IEEE Spectrum, 12/1999
  • Flight Global, 4/4/2000; PBS
  • Wikipedia: Mars Climate Orbiter, Faster, better, cheaper

Bài viết tóm tắt từ video của kênh; nội dung mang tính giới thiệu.