Сборка телескопа James Webb, фото NASA. Торжественность момента омрачается тем, что вскоре на полу найдут выпавшие из него шайбы и гайки
Небольшое введение
Космический аппарат NASA проходит жизненный цикл, состоящий из двух больших частей и семи этапов.
В первой части проводятся исследования, создаются концепты и предварительная конструкция. Во второй части аппарат производится, собирается, запускается, работает и прекращает функционирование. Переход на каждый новый этап происходит только после одобрения в ключевой точке принятия решения. На стадиях A и B формулируются оценки стоимости и времени проекта, которые фиксируются в точке C. На случай непредвиденных проблем у проектов есть резервы, а для дорогих проектов стоимостью более $250 миллионов отдельно выделяются и документируются два типа резервов — проектный и штаб-квартиры, которые обеспечивают оценочную уверенность в успехе проекта до 50 и 70% соответственно.
Сроки и стоимость
На графике показаны среднее удорожание (левая шкала, проценты) и задержка (правая шкала, месяцы) проектов. Кстати, не стоит думать, что они обязательно оказываются дороже и занимают больше времени — четыре сумели уложиться и по цене и по срокам, а стартовавший недавно TESS сумел сэкономить почти 40 миллионов долларов и завершился на два месяца раньше. В последние годы даже наметился было тренд на уменьшение непредвиденных удорожания и задержек проектов, но в этом году движение началось в обратную сторону, главным образом из-за телескопа James Webb, ракеты SLS и корабля Orion. Оценки по «Ориону» сейчас пересчитывают, и обновленные цифры появятся в июне 2018, что помешало Счетной Палате дать точную оценку подорожания за этот год.
В качестве причин подорожаний и задержек Счетная Палата выделяет три основные. Во-первых, на технические проблемы накладываются излишне рискованные управленческие решения. Например, SLS была запущена всего с двухпроцентными резервами, в нарушение инструкций, требующих для ракет-носителей резерва 20%. Здесь же было решено монтировать новое оборудование одновременно с испытаниями мобильного установщика, и несколько лет велась работа без показателей результативности PMB. Во-вторых, проблемы возникают при сборке и тестировании — здесь самым наглядным примером будет телескоп James Webb, который уже почти уперся в предел расходов, установленный Конгрессом, при сборке и испытаниях возникают новые сложности, а работы еще предстоит много. И, в-третьих, есть проекты, которые страдают из-за внешних причин. В целом Счетная Палата делает вывод, что риски продолжения превышений бюджета и задержек остаются.
Отдельная глава отчета посвящена проблемам NASA с кадрами. Оказывается, 56% процентов сотрудников NASA старше 50 лет, и этот показатель вырос на 7% за последние пять лет. 21% сотрудников старше пенсионного возраста, а еще 23% достигнут возраста выхода на пенсию в течение пяти лет. В этом есть свои плюсы — хорошо хранится и передается опыт, но рост среднего возраста говорит о нехватке молодежи. Были отмечены проблемы с кадрами у марсохода 2020 и Europa Clipper, но, по словам NASA, они решаются повышением приоритета программ и переводом сотрудников внутри организации.
Земные проблемы
А теперь посмотрим на конкретные проблемы, которые возникают при реализации проектов.
Телескоп James Webb. Подрядчик серьезно недооценил сроки по сборке и испытаниям. Работа оказалась сложнее ожидаемого, и конструкция телескопа не позволяет легко добраться до требуемых точек, что еще замедляет дело. Также подрядчик переоценил сокращения персонала в начале фискального года. Они оказались меньше, поэтому непредвиденно большие средства ушли на зарплату. Грустная ирония заключается в том, что лишние люди не решили проблему недооценки трудоемкости работ, а приблизили финансовый предел расходов Конгресса. Не обходится без ошибок — год назад выяснилось, что используемые для промывания двигателей ориентации очистители повредили их. Замену должны были установить в феврале, но техник по ошибке подал слишком большое напряжение и сжег компоненты системы ориентации. Замена этих компонентов заняла еще пять недель. В итоге телескоп уже превысил изначальный бюджет на 77%, а сроки — на 71 месяц.
Уже после выхода отчета появилась новость, что после перевозки частично собранного телескопа между стендами акустических и вибрационных испытаний под ним нашли шайбы и гайки. Предположительно, они высыпались из солнечного экрана.
Commercial Crew Program. SpaceX устраняет замечания к бакам наддува ракеты-носителя и трещины в турбонасосах двигателей. У Boeing обнаружили риск повреждения парашютов крышкой контейнера, ведется анализ конструкции, и в худшем случае придется ее переделывать, а это может привести к задержке еще в шесть месяцев.
Проект Exploration Ground Systems (стартовые сооружения под SLS, включая мобильный транспортер) вырос в цене на 15% и по срокам на 19 месяцев. Здесь недооценили сложность работ по созданию программного обеспечения для стартового комплекса, требования по обработке данных выросли, возникали незапланированные переделки, а еще на местном рынке труда может возникнуть проблема с поиском разработчиков.
У SLS задержку вызвали проблемы со сваркой баков — материал оказался толще использовавшегося раньше, пришлось перенастраивать сварочный аппарат, а это тут же вызвало необходимость оценки прочности — не снизилась ли она?
Parker Solar Probe, зонд для исследования Солнца, может отправиться в полет с меньшим количеством приборов, чем изначально планировалось — стартовое окно фиксировано, следующее будет нескоро, а у прибора Solar Probe Cup были обнаружены проблемы в конструкции. А еще от одного из сплавов пошло загрязнение других агрегатов. Ну и при испытаниях не сработали три пироболта, но это было легко исправить — их просто неправильно установили.
ICON (зонд для изучения ионосферы) пострадал из-за ракеты-носителя. Сначала возник инцидент при транспортировке, пришлось отвозить ступени назад на дополнительные проверки. К счастью, повреждений не нашли. Но потом появилась новая проблема — один из болторезов, ломающих болты, крепящие ракету к стартовому сооружению, не прошел проверку. Расследование продолжается, но сроки уже съехали на 8 месяцев.
Для аппарата ICESat-2, который должен будет изучать ледяные шапки Земли, критическим компонентом является лазер. Его произвели в трех экземплярах и привезли на испытания. Два оказались с трещинами, третий отработал 2300 часов. Пока думали, что делать, на стенде технологического демонстратора нашли трещины в четвертом кристалле. В итоге количество лазеров на аппарате увеличили с одного до двух, причем поставили два после починки, которые испытали дополнительно. Но сроки сдвинулись уже на 17 месяцев.
Послесловие
Эти истории — только вершина айсберга, огромное количество проблем отлавливается без того, чтобы прославиться в каком-нибудь отчете. И только сложные, вынужденно медленные и громоздкие процессы защищают от того, чтобы ракеты и зонды не рассыпались еще по дороге на старт. И «новые частники» не являются панацеей — с ростом сложности их задач им придется внедрять аналогичные подходы.
Комментарии (41)
Rus695
21.05.2018 07:32+1Согласен, перечисленные проблемы являются нормальным процессом. Появился бы аналогичный документ от Роскосмоса, то с удовольствием его почитал и сравнил.
phaggi
21.05.2018 08:55+1Есть интуитивное ощущение, что при дальнейшем повышении сложности проектов можно упереться в потолок, при котором из-за нерасчетных задержек устройства массово будут устаревать и выходить из строя, так и не добравшись до начала миссии.
Javian
21.05.2018 09:10Сомневаюсь, что в области работ на переднем крае науки и техники можно как-то точно рассчитать сколько времени и денег это потребует. Большинство задач делается впервые. К этим задачам возникают субзадачи сделать такую-то оснастку и такой-то инструмент, станок.
striver
21.05.2018 12:10+1Так, а что изменилось за 60 лет? Всегда было сложно и усложнялись задачи. Хочешь сказать было легко первый раз запустить спутник в космос? А человека? Но опыт получен, техника и производство улучшились и продолжают улучшаются. Например на МКС только недавно поставили литий-ионные батареи. В космос отправляется проверенное и перепроверенное.
phaggi
21.05.2018 12:19Да, конечно, Вы правы — всегда было сложно. Относительно сложно. Относительно обычных текущих задач.
В первом спутнике было полтора прибора на уровне арифмометра (утрирую, но как-то так); в современных — десятки сложнейших точнейших, порой капризнейших. И для достижения всё более сложных и трудных целей будет нужно всё больше всё более сложных приборов.
Могу себе представить ситуацию, когда абсолютная сложность КА вырастет настолько, что количество проверок/перепроверок, количество узких мест и количество возможностей поставить датчик кверху ногами возрастет настолько, что уследить за всем и уложиться со всем в разумные сроки будет почти невозможно. И придется менять подходы принципиально.striver
21.05.2018 12:56ПО очень не плохо сейчас развивается. У тех же Спейсов на последней минуте компьютер может принять решение об остановке пуска. Думаю, что будет еще больше внедрение ПО и ИИ. Данные будут считываться, проверятся и корректироваться без участия человека. Куча проверок и перепроверок будет осуществляться за секунды. Так что есть куда развиваться с целью усложнения поставленных задач. И с учетом ПО уследить можно будет за многим, но не человек будет это делать, а бортовой компьютер. Человеку же останутся ключевые функции. Но это мое виденье. Те же Спейсы хотят запускать каждый день ракеты, думаю, что без ПО с отработанными алгоритмами они просто не справятся.
phaggi
21.05.2018 13:45Тоже думал в этом направлении. Возможно, потребуется радикальное изменение — какая-нибудь информационная система, полностью контролирующая весь процесс производства, сборки и испытаний. Не без участия человека, это пока невозможно, но с унификацией операций и перекладыванием контроля за ними, за логистикой, за соблюдением сроков на технику.
Фантастика, но в итоге придется наверно в этом направлении активно двигаться…
Moog_Prodigy
21.05.2018 20:53Думаю, что так не получится. Мы не в 30 годах, и не в 60, чтобы строить иллюзии насчет автоматизации. Вкалывают роботы, счастлив человек, ага. Хорошо, допилят систему вывода на любую орбиту, пусть даже за пределы СС. ИИ не нужен в этих вопросах, пускай он хотя бы на земле научится ремонтировать не-ИИ. Или просто сам себя. Эти все предположения — на самом деле мечты из серии «я сказал роботу, чтобы он подобрал нам идеальную ракету, выбрал нужное топливо, и заодно написал приветственную речь для инопланетян». Это не будет так работать. Вывод ракет, орбитальные маневры — все просчитывается без всякого ИИ. Другой, качественный или количественный скачок нужен. Маск упирает на второе — тоже вариант. Варп двигатель пока еще не придумали. Значит, экспансия, значит, количественно. Пока так. Как придумают что-то новое в двигательной части — станет веселее.
Alex023
21.05.2018 23:19но не человек будет это делать, а бортовой компьютер. Человеку же останутся ключевые функции
Фото
Javian
21.05.2018 15:10Думаю точно такие же предположения строились 50 лет назад, основываясь на опыте того времени. Малое время между отказами техники, высокое потребление, отсутствие материалов с подходящими свойствами и т.д.
Те задачи, которые делает современная техника годами без обслуживания и персонала, для того времени была недостижимой — в их представлении это были бы ЭВМ массой в десятки тонн, малым временем между сбоями и толпой обслуживающих специалистов.
Что-то изменится в технологиях принципиально и проблемы нашего времени для людей будущего будут курьезом.
black_semargl
21.05.2018 12:52А тут есть решение — не пихать слишком много приборов в один аппарат…
И удешевление стоимости запуска тут сильный плюс.
И даже если не дешевле — просто не ждать ракету несколько лет тоже сильный плюс.phaggi
21.05.2018 13:39+1Согласен в части того, что пускать больше простых аппаратов решит частично эту проблему.
Но вот хотят запустить на Европу две миссии, причем одна с посадкой и бурением и анализом на жизнь. Посадку не реализуешь несколькими пусками. Хорошо, что на две миссии разделили…black_semargl
21.05.2018 14:22Ну почему? Я уверен что из тех 16 тонн 10 — это топливо на посадку.
Так что стыковка/заправка на НОО вполне может решить вопрос.phaggi
21.05.2018 15:12А это серьёзная заявка!
Стыковка и досборка на орбите приходит в голову в первую очередь. Я ещё в 14 лет рисовал в блокнотике подобные фантазии.
Но почему-то как-то этим не очень увлекаются. Возможно, в т.ч. из-за дороговизны пусков?black_semargl
21.05.2018 16:24По сравнению со стоимостью миссий цена запуска невлика.
Когда на аппарат тратят миллиарды — ещё даже $100 млн на ещё одну ракету не так принципиально.
А вот обеспечить два запуска подряд… ракеты типа Ариан или Дельты летают раз в два-четыре месяца и не факт что есть ещё одна команда способная готовить вторую параллельно…Eklykti
23.05.2018 10:07А 2 фалькона вполне могут запустить с интервалом в сутки с соседних стартов.
striver
23.05.2018 10:46Уже было, в течении 2х дней (23.06.17 и 25.06.17). Но чисто ради «понта», Спейсы могут организовать чуть ли не параллельный пуск с 2х площадок. Правда я не знаю, как одна команда зависит от другой. Но, это вопрос третий, ибо есть другой, а есть ли смысл запускать 2 Фалкона 9, если есть Фалкон Хэви, запуск которого дороже на 50%.
Eklykti
21.05.2018 10:33+1А ведь SLS в начале была «давайте возьмём баки от шаттла, двигатели от шаттла и бустеры от шаттла, чтоб не тратить время и деньги на разработку с нуля». В итоге SpaceX с нуля сделали FH быстрее и дешевле, а SLS всё продолжает дорожать.
striver
21.05.2018 11:41+1Нууу, Спейсы тоже промахнулись на 5 лет… 3 раза чуть не закрыли разработку. Чего уж там — добавь 2 бустера и вот тебе Хэви. Но сделали… в 40 раз дешевле, чем сейчас SLS.
TheRussianSpy
22.05.2018 03:10чтоб не тратить время и деньги на разработку с нулячтоб подрядчики которые были задействованы в производстве Шатлов внезапно не потеряли работу, а сенаторы из штатов где они расположены не потеряли голоса на следующих выборах.
striver
21.05.2018 11:44Все хвалят JWT, но мне понравился комментарий одного российского астронома (не помню имя) — телескоп классный, но это не простительно давать такие сроки и ценник, ибо вместо того, чтоб делать что-то новое, приходиться резать ибо JWT перетягивает одеяло на себя… а уже остановиться не могут, раз столько бабла вкинули.
SergeyMax
21.05.2018 15:10не простительно давать такие сроки и ценник, ибо вместо того, чтоб делать что-то новое, приходиться резать
Так ведь JWT — это и есть «новое». Ибо что-то я не наблюдаю большого количества желающих сделать что-то даже хотя бы уровня Хаббла, не говоря уже о Уэббе.striver
21.05.2018 15:38А как они могут начать что-то делать, если Вебб не полетел 10 лет назад, и стоит в 4-5 раза дороже от планового ценника. Вот недавно ТЕСС полетел, 200 миллионов США. Да, не такой крутой, но ценник в десятки раз меньше.
romxx
21.05.2018 17:21Интересно, что «Хаббл» это «конверсионный» разведывательный спутник серии Keyhole, просто переделанный под использование в режиме телескопа, а не оптической разведки.
Выяснилось это, когда на складах Пентагона нашли один запасной Keyhole, с которого разрешили снять запчасти на последнюю ремонтную миссию Atlantis-а.
Так что не то чтобы «сделать уровня Хаббла», а в «военном космосе» летают сейчас пять (из всего 16 построенных) спутников серии KH-11, считается, что их конструкция идентична «Хабблу».
Так, чисто понимать, где находится «наука» в космосе по отношению к «военке».Peretyaka
21.05.2018 19:43Все относительно, на фундаментальную науку, финансируемую правительствами — да. Если взять даже оборонный бюджет США в 700 млд, то по сравнению с ВВП в 18 триллионов — это очень мало. Думаю, что на изучение отбеливания зубов, строительные материалы, ДВС, микропроцессоры и прочее тратят на порядок больше.
VitalyNasennik
21.05.2018 13:37+1В итоге телескоп уже превысил изначальный бюджет на 77%, а сроки — на 71 месяц.
У кого-то проблемы с арифметикой.
Изначально телескоп планировалось запустить в 2011 году и стоимость оценивалась в $1,6 млрд. Сейчас речь идёт о «не ранее 2020» года и стоимость превысит $10 млрд.
ru.wikipedia.org/wiki/%D0%94%D0%B6%D0%B5%D0%B9%D0%BC%D1%81_%D0%A3%D1%8D%D0%B1%D0%B1_(%D1%82%D0%B5%D0%BB%D0%B5%D1%81%D0%BA%D0%BE%D0%BF)lozga Автор
21.05.2018 20:28GAO считает от 2009 фискального года с исходной плановой датой запуска 2014.
0serg
21.05.2018 22:47Нет, это у кого-то проблемы с пониманием слова «бюджет».
Производственный цикл создания научного спутника включает в себя целый ряд исследовательских шагов прежде чем определится хотя бы что именно будет запускаться. Ну то есть будет там, к примеру, зеркало D=6 метров или D=8. Это предпроектная стадия, разбитая на цитируемом в статье рисунке НАСА на «pre-A phase, A phase, B phase». Завершается она выработкой ТЗ на создание спутника которое проходит обзор на предмет «одобрять или нет» — KDP-C. Для JWST стадия KDP-C была пройдена в 2008 году, при этом и был утвержден бюджет на проект JWST в размере 5 млрд долларов. Все что было до этого момента было лишь предварительными оценками стоимости, а не бюджетом, причем начинали оценивать вообще с 500 млн. По мере осознания сложности проекта ценник на него рос, но это не было «превышением бюджета проекта» так как самого проекта и соответственно бюджета еще не было — проводились лишь предварительные исследования о его принципиальной возможности и целесообразности.
Надо правда заметить что на эти «предварительные исследования» занявшие более 10 лет потратили аж 1.8 млрд, так что «одобрение бюджета миссии» было под давлением перспективы «либо вкладываете еще 4 млрд долларов на реализацию проекта, либо мы эти 1.8 млрд просто выкидываем в корзину». Но вот тем не менее.
black_semargl
21.05.2018 21:31NASA опубликовало кадры из трансляции с Международной космической станции, на которых астронавт (предположительно, Эндрю Фьюстел) пытается включить камеру GoPro в открытом космосе. В трансляцию попал разговор астронавта и центра управления миссией.
«Нажимая на кнопку, я вижу надпись „Нет SD“. Мне нужно это для записи? И если она снимает, должен ли гореть красный огонек?»
alex_vesna
22.05.2018 01:28А нельзя ли создать унифицированную систему датчиков, критического оборудования? Именно унифицированную. Что бы не думая на любое крепление, любой блок, фигак коробочку, и она раз в час условно, шлет данные про все возможные параметры типа уровня вибрации за истекший период, влажности, температуре, магнитной обстановке, по перемещениям(гиро, аксель) и т.д. Тут реально можно что угодно детектить вплоть до графика уровня СО2 по минутам, или содержания спиртов(разных) в окружающей среде…
Смотришь на моник, — ага, а чё это тут у нас за движуха была, явно выше обычной, и тогда уже идешь и ручками смотришь как чё(кто гайку не туда крутит :))…
По идее, себестоимость такой коробочки реально уложить при серьёзном производстве баксов в 7-10 и даже ниже, а размер в половинку спичечного коробка. Не особо напрягаясь причем.
Не будет ли это решением по контролю, за выше упомянутыми «АрхиМегаАцки» сложными системами?
Wesha
22.05.2018 01:31при испытаниях не сработали три пироболта
Сразу вспомнился анекдот…
Говорит Василий Иванович Петьке: хочу, Петька, девственницу, достань.
— Будет сделано, Василий Иванович.
На следующее утро ВИ в гневе:
— Петька, сдать оружие и на расстрел — в батальоне ни одной девственницы.
Петька, падая на колени:
— Не может быть, Василий Иванович, я же каждую лично проверял!
NewStahl
Я бы сказал что всё отлично: есть нюансы с деньгами и временем, но и того и другого навалом. Технические же проблемы выявляются пусть и не всегда своевременно, но всегда ДО того, как причинят неустранимый песец.
Это самая оптимистичная пессимистичная статья о космосе, с которой мне пришлось сталкиваться :)