¿Qué le pasó al observatorio espacial japonés Hitomi?

El pasado 26 de marzo la agencia espacial japonesa JAXA perdió el contacto con el observatorio espacial japonés Hitomi (ASTRO-H). Poco después observadores aficionados de todo el mundo confirmaron que el telescopio de rayos X se había desintegrado en órbita. La misión había finalizado abruptamente apenas un mes después del lanzamiento. En su momento surgieron varias hipótesis sobre el accidente, pero una vez completada la investigación oficial de JAXA, ya sabemos qué pasó con el malogrado satélite.

Ya nos podemos despedir del telescopio de rayos X Hitomi (JAXA).
Ya nos podemos despedir del telescopio de rayos X Hitomi (JAXA).

JAXA ha descubierto que la misión se perdió por una combinación de problemas técnicos y errores humanos. Todo comenzó el 25 de febrero, once días después del lanzamiento, cuando un técnico olvidó eliminar varios signos negativos en el nuevo software que debía transmitirse al telescopio. Este software era necesario para controlar el observatorio tras el despliegue del telescopio en órbita, una maniobra que había cambiado el centro de gravedad y momento de inercia del vehículo. Pese a la importancia del software, el técnico no tenía experiencia previa en este procedimiento y trabajaba para una empresa subcontratada por JAXA. Los signos negativos correspondían a números de la matriz que gestionaba el impulso de los propulsores del satélite.

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Efectos del error en los signos de la matriz de control de los propulsores (JAXA).

Para más inri, las verificaciones del software no detectaron el error y los datos fueron subidos a Hitomi el 28 de febrero. Ni la subcontrata ni JAXA usaron el simulador para comprobar anomalías en la programación. El fallo no se descubrió sobre la marcha porque los propulsores solo se usan en caso de maniobras bruscas o emergencias. Para mover el telescopio de forma rutinaria se emplean los volantes de inercia (cuatro unidades), dirigidos por el sistema de control de actitud. Dicho sistema usa dos sensores estelares y una unidad inercial interna con el fin de medir la posición y velocidad angular del satélite. Los sensores estelares son mucho más precisos que la unidad inercial, pero lamentablemente su frecuencia de refresco es muy baja, lo que obliga a confiar en la unidad inercial durante la mayor parte del tiempo que duran las maniobras. Las discrepancias no eran importantes siempre y cuando los datos de los sensores estelares se usasen para corregir las desviaciones en la estimación de la posición y velocidad por parte de la unidad inercial.

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Hitomi (JAXA).
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Sistema de control y orientación de Hitomi (JAXA).

El 25 de marzo a las 18:01 UTC Hitomi comenzó los preparativos para cambiar de posición. El telescopio tenía que dejar de apuntar a la nebulosa del Cangrejo —famosa por su púlsar central— para observar el cuásar Markarian 205. Desgraciadamente, a las 19:10 UTC uno de los dos sensores estelares dejó de proporcionar datos fiables por falta de estrellas brillantes en el campo de visión. El otro sensor no se usó porque los diseñadores de Hitomi habían decidido —con muy poca fortuna— que si uno de los instrumentos no daba información fiable debían descartarse los dos y confiar solamente en la unidad inercial. El sistema de control de actitud dependía ahora únicamente de la poca precisa unidad inercial. Como consecuencia, el ordenador de Hitomi creyó que la nave estaba girando a 21,7º por hora, cuando en realidad permanecía estacionaria. A las 19:14 UTC el sensor estelar volvió a enviar datos sobre la posición, pero el ordenador decidió descartarlos al comprobar que la desviación con respecto a la posición proporcionada por la unidad inercial era superior a 1º. Tampoco se tuvo en cuenta la información del sensor solar por culpa de su estrecho campo de visión, otra decisión de diseño que condenó la misión.

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Diferencia de la posición del satélite en modo normal y durante la anomalía (JAXA).

Basándose en datos espúreos el ordenador ordenó a los volantes de inercia que contrarrestasen un giro inexistente, por lo que Hitomi comenzó a girar, esta vez de verdad. Obviamente el giro fantasma no desapareció, así que los volantes llegaron a su límite operativo y a partir de las 00:52 UTC se activó el sistema de control de emergencia mediante el sistema de propulsión. Este sistema habría salvado la misión, pero por desgracia el error en el software antes mencionado provocó que los propulsores agravasen el problema en vez de solucionarlo. Finalmente, y tras toda esta cadena de errores, Hitomi se desintegró en órbita cuando la velocidad de giro alcanzó un nivel crítico.

Como vemos, Hitomi se perdió por culpa de una mala gestión que además fue incapaz de corregir un error humano perfectamente evitable (y previsible). Pese a todo, JAXA ha anunciado su intención de lanzar un segundo Hitomi —o sea, ASTRO-H2— alrededor de 2020. Para ello Japón necesita de la colaboración de la NASA, pues no olvidemos que el instrumento principal de Hitomi era el SXS (Soft X-ray Spectrometer) estadounidense. SXS, a cargo del centro Goddard de la NASA, usaba la técnica de microcalorimetría y tenía una precisión espectral revolucionaria. De hecho, antes de su destrucción Hitomi logró medir la velocidad del gas intergaláctico en el cúmulo de galaxias de Perseo y comprobó la estructura de las burbujas gaseosas generadas por el agujero negro central de la galaxia NGC 1275, un descubrimiento que ha merecido un artículo en la prestigiosa Nature. La NASA ha anunciado su intención de construir otra vez el instrumento, que tendrá un coste de entre 70 y 90 millones de dólares. Hitomi llevaba el tercer SXS construido por la NASA, ya que los dos anteriores se perdieron en las misiones japonesas fallidas ASTRO-E y ASTRO-E2 (Suzaku), y eso sin contar la misión AXAF-S, que fue cancelada antes de poner en órbita el SXS original. Esperemos que el futuro ASTRO-H2 se vea libre de la ‘maldición del SXS’.

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A la derecha, espectro del gas del cúmulo de galaxias de Perseo medido por el instrumento SXS de Hitomi. La imagen de la izquierda es del telescopio Chandra de la NASA (JAXA).
Contenedor de helio líquido con el instrumento SXS (NASA).
Contenedor de helio líquido con el instrumento SXS (NASA).
Observatorios espaciales japoneses (JAXA).
Observatorios espaciales de rayos X japoneses (JAXA).

Referencias:

  • http://global.jaxa.jp/projects/sat/astro_h/files/topics_20160524.pdf
  • http://www.jaxa.jp/press/2016/07/files/20160714_hitomi_01_j.pdf

43 Comentarios

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RedRed

Daniel, una pregunta. Si le JAXXA decidiera lanzar… no sé… 3 Hitomis más por decir algo, ¿Bajaría el coste final de las misiones?, ¿Valdría la pena? O por ejemplo, si construyeran no sé, 15 naves Orion, ¿Saldrían significativamente más baratas?
No puedo creer que a JAXXA le haya pasado algo cómo esto.

Stewie GriffinStewie Griffin

No son las naves lo que cuenta, sino las piezas. Si las piezas (componentes) se fabrican a churro, lógicamente haces economía de escala. Si son más bien de cifras artesanales, pues factura astronómica, claro. En realidad casi se puede decir que cada sonda es un prototipo, que como sabes por aeronáutica cuesta una barbaridad y es la parte del león de los costos de crear y fabricar un nuevo avión.
Lo que ahorraría costos sería una economía de producción, y que todos usasen las mismas piezas: motores rusos, chapas norcoreanas, ordenadores chinos, aviónica suíza, sensores americanos, etc. El capitalismo es a lo que tiende: especialización y cuasi monopolio.
Pero eso no sólo no es posible, sino que como ves, cada agencia incentiva sus propias industrias sobre todo con vertiente militar. Sí pasa a pequeña escala, con cosas aquí y allá, pero no a la escala que debería para reducir costos significativamente. Pero es que tampoco a nadie le interesa “mercantilizar” el espacio, aunque amaguen con ello o lo vendan directamente. No verás al DoD lanzando sus cosas con vectores de ISRO que se comen los costos (aún por demostrar, de momento propaganda pura y dura) con papas fritas.

Enrique Moreno

¿El capitalismo tiende al monopolio? ¿No ha oído usted hablar de las leyes anti cartel y anti monopolio de los países capitalistas?

Me parece curioso que reparta usted la producción de piezas para satélites por países. Debería hacerlo por empresas….. salvo que esté hablando de los monopolios estatales de otra época.

Saludos.

Stewie GriffinStewie Griffin

Se va a usted a una facultad de Economía y discute allí. Y no se olvide que lo que son monopolios dentro de su estado, no lo son en el sistema, eso se llaman mercados cautivos. Las leyes antitrust son precisamente eso, leyes que buscan corregir una tendencia constitucional del sistema y realmente lo que hacen es evitar concentraciones de poder, pero no monopolios (o cárteles, como.prefiera, está viendo todos los días como todo es un paripé). De hecho, en el estado actual del sistema todo es la misma cosa y todo son negociados de ese magma, por eso se habla de puertas giratorias. Y lo de que cada estado se especialice, es otra consecuencia estructural (de hecho, la CEE la vendían así, eran otros tiempos). Tenga en cuenta que una vez alcanzada la optimización de costos dentro de un mercado a ver quién te desplaza (ah, sí, que no hay innovación, ya, pero para eso hace falta pasta, mucha, y la acumula el que tiene el monopolio).
Me recuerda mucho usted a los del diseño inteligente, todo rasgamiento de vestiduras para que no les meneen el tinglado. Puede usted encontrar abudante bibliografía en Google… Oh, wait, otro no-monopolio.

AlvesAlves

Esta es la experiencia comercial de Orbital ATK, buscan proveedores especializados?

TrantorTrantor

Chapuza, que parece que también se hacen en el país del sol naciente.
Saludos.

walkurtwalkurt

que increible leer tantas fallas juntas en una mision de esta envergadura. me hacen desconfiar de otra mision al mando de japon.

Juan PuebloJuan Pueblo

…me viene a la memoria las fallas de los módulos Huygens (Cassini) y Philae (Rosetta).

RuneRune

A mí lo que me viene a la cabeza son Akatsuki y Hayabusa. JAXA lleva años teniendo fallos en sus sondas, probablemente porque su sistema de control de calidad es deficiente. Y claramente no han aprendido de los avisos, y al final pasa lo que pasa.

Siempre sale a renta hacer pruebas del sistema completo, aunque sea en el simulador y lleve tiempo. Y quienquiera que sea el que firmó que se podía volar algo con menos de triple redundancia en un sistema tan crítico como el control de actitud, merece un despido. Mínimo.

AlAl

En la mayoria de satelites, el sistema de control de actitud es single-failure tolerant, i.e. redundancia simple. Que ya es bastante, considerando que pones dos de cada (uno de los quales no quieres usar).
Lo jodido es que no se hiciera un simple test de polaridad… O que se descartasen los datos del star tracker en favor del sensor inercial (WTF!?).
He leido por ahi algunos articulos sobre ese suceso, pero ninguno tan bien explicado como este. Genial.

TrantorTrantor

Ni punto de comparación entre unos casos y otros. Simplemente si tus objetivos son muy ambiciosos, huygens-philae, corres riesgos y algo puede que no salga del todo bien.
Poner un satélite en órbita y controlarlo, Hitomi, no se puede decir que sea correr muchos riesgos.
Saludos

Juan PuebloJuan Pueblo

– El equipo de comunicación de Cassini-HUYGENS tenía un defecto de MAL diseño potencialmente mortal, lo que habría provocado la pérdida de todos los datos transmitidos por Huygens. Un problema relacionado con el efecto Doppler. Esa función no había sido probada antes de su lanzamiento por los ingenieros de la ESA haciendo que ya en la misión no se transmitiera los datos correctamente. El firmware no tuvo en cuenta que el desplazamiento Doppler habría cambiado no sólo la portadora de frecuencia, sino también la sincronización de las carga útil de los bits , codificados por fase de manipulación por desplazamiento a 8192 bits por segundo. Al final lograron corregir en parte el error, se logro recuperar parte de la información, pero otra se perdió. Al final fue un éxito a medias, o un fracaso a medias, según como se le mire. (a propósito: 12 años después conocemos un audio de la sonda Huygens, ¡doce años después!, estos de la ESA si son cerrados).
– En cuanto al modulo Philae: el propulsor de gas frío no funciono correctamente en el módulo de aterrizaje, no aterrizo como se esperaba, aunque no se poso suavemente si reboto como una pelota, el sistema de anclaje no funciono, lo mismo que el segundo sistema de propulsión, pero pues la sonda funciono mientras sus baterías estaban cargadas y alcanzo a devover algo de información antes de perderse las comunicaciones. Mientras funciono la recogida de datos de misión científica se redujo en un 80 por ciento. En cuanto al modulo Philae (no Rosetta) fue mas un fracaso que un éxito. Y en cuanto a la información la ESA solo por presión mas mediática que de divulgacion científica muestra alguna fotografía o dato.
– Hitomi era muy importante.

TokaidinTokaidin

Solo quedaría esperar que semejante catástrofe trajera amplias consecuencias, despidos, renovaciones de personal y cambio en la forma de gestionar la JAXA a todos los niveles, empezando por el tema de las subcontratas. Deberían rodar cabezas, pero conociendo lo poco dados que son los japoneses a los cambios me temo que tendremos un poco de maquillaje para seguir igual. Hasta la siguiente. Aunque espero equivocarme.

Stewie GriffinStewie Griffin

Ahí, ahí, estilo Erdogan, estilo Thatcher-Reagan (venga una de decenas de miles de despidos), mode Stalin. Para qué vamos a incentivar aprender de los errores si podemos usar el paredón. En realidad ha fallado la cúpula, si externalizas algo pierdes totalmente el control y es problema tuyo si no prevés las consecuencias ni implantas mecanismos de prevención, cosa que obviamente no haces porque externalizar es seudoabaratar (bajo la factura haciendo peores trabajos, poco das menos llevas, eso sí, externalizo con mis amigos que ya me devolverán algo).
Y lo barato, como pueden ver, sale carísimo.

Stewie GriffinStewie Griffin

Me parece que quien no sabe es usted. La diferencia entre hacer las cosas usted misml y delegarlas es tan obvia que no necesita ulterior comentario, y esto rige para.grupos humanos como tales organizados. Sí, pierde usted todo el.control porque los tinglados se montan para que unos tengan cogidos a otros de los huevos (ya sabe, para ganar más dinero), y a muchos les vendieron la moto de que así ahorraban pasta, hay mucho sub-anormal suelto.
Externalice usted, ya sabe, a China, a la India. Les ha ido a todos de puta madre. Por cierto, la taruga de Fiorina se pulió toda la pasta después de hundir en la mierda a Hewlett-Packard y se la pulió en.palmar como una cretina (lo que es) contra Trump el Mesías. Ya sabe que sobre esta mujer se han escrito cienes de libros y particularmente sobre lo bien que ha llevado el tema que estamos hablando. Por cierto, ¿tiene usted un HP o un Lenovo?
¿Quién fue el tío de IBM que dijo que lo de.externalizar era el cáncer y que eso había jodido a IBM? Bah, un payaso. E IBM otra empresa de payasos.

FranFran

Claro que lo pierdes, de hecho estoy harto de ver casos en mi gremio ( consultoria informatica de banca ) en que un cliente se ata completamente a la subcontrata porque nadie del cliente tiene el conocimiento para modificar el sistema diseñado por la subcontrata, y por supuesto no le va a enseñar a la competencia

TokaidinTokaidin

Una Agencia Espacial no puede permitirse el lujo de tener a personal, sea en el escalafón que sea, que demuestre no estar capacitado para ello, y la lista de errores cometidos aquí es larga. No es una cosa concreta, un accidente que puede pasar por muchas precauciones que se tomen, sino una sucesión de errores, cada uno más absurdo que el anterior. Es sacar a la luz que las cosas no se están haciendo bien a muchos niveles, fruto de una gestión pésima.

¿Que aprenderán la lección? Lo dudo sinceramente. Estas moles burocráticas suelen tener la capacidad de maniobra de un adoquín, y más siendo japonesas. Al menos si los que están al mando siguen siendo los mismos.

Stewie GriffinStewie Griffin

Ahm, le he entendido mal. Mis disculpas. Yo.también disparo antes de.preguntar, ya ve.
Yo a los que eetaba defendiendo era a los profesionales, estén en el.nivel que estén. La gente que trabaja, para entendernos. Ustd habla de los que.toman las decisiones, ahí sí estoy totalmente de acuerdo.con.usted, fumigación y fuera. Queda memoria del error, no es lo mismo que una carrera profesional, que bastante baldón tiene ya con verse involucrada en algo así.
Alguien que trabaja no está exento de error. Por eso las estructuras y los.protocolos deben optimizarse para detectarlos y neutralizarlos. Los accidentes siempre son el.cúmulo de una colección nutrida de eventos no.previstos, y efectivamente la responsabilidad de evitarlos, si ello es posible, radica en las personas que.crean.la estructura. Con otras palabras, si un tío coloca mal un ladrillo, tiene que haber un capataz, un técnico de control y en último.término el propio arquitecto.
La burocracia es un palabro muy fetiche. En realidad lo que existen son protocolos y sistemas de toma de decisiones. Es como el.código legal (el protocolo) y la administración de justicia (la burocracia). Como todo, esto.puede funcionar que te cagas o ser.un cáncer de aquí te espero. Pero sin burocracia veo.jodido que funcione nada.

AsombradoAsombrado

Yo he trabajado en ingeniería con Mitsubishi. Estoy contigo. En muchos casos trabajan con tecnología obsoleta por resistencia al cambio. En otros, sin embargo, son tremendamente innovadores.

Sobre el tema; en ingeniería es muy difícil encontrar fallos de único punto. Sin tener el nivel de Daniel, me parece entender que la verdadera causa raiz del fallo fue la filosofía de diseño y funcionamiento de componentes.

El fallo del informático no dejó de ser un sistema de seguridad y operación mal gestionado que originó un problema diferente (un fallo de funcionamiento del sistema que, a su vez, no permitió corregir la situación de funcionamiento anormal del satélite).

Yo lo sigo diciendo; pobre informático: le veo cortándose una falange de un dedo para adjuntarla a la carta de dimisión.

TxemaryTxemary

“Se cambió el SW sin pasarlo por el simulador”… OLÉ sus pelotas.

“Las verificaciones del SW no detectaron el error”… Si no lo detectaron, probablemente serían matemáticamente correctas, lo que me hace pensar que la validación de SW no tenía en cuenta casos reales. Tremendo…

JESUS ALFREDO FERNANDEZ CRUZJESUS ALFREDO FERNANDEZ CRUZ

de forma mas propia y elegante se dice “seppuku”, por su relacion con el bushido.

AsombradoAsombrado

Si el diseñador fuese una ingeniería española, los fallos de diseño quedarían obviados y todo se centraría en echar las culpas a la “puta subcontrata”.

Anda que no he visto yo de esas…….

Pobre tipo!

Alvaro VerdionAlvaro Verdion

Cualquier programador decente hace testing. ¿A quien carajo han ido a subcontratar eso?
Si los hicieron y un test no detectó eso, entonces ni es un test ni era nada.

Anon1Anon1

Por estas cosas en SpaceX tienden a subcontratar lo mínimo. Ya lo dice el refrán: “¿Quieres tener buen criado? Sírvete por tu mano.”

anónimoanónimo

Creo que le trae más cuenta a la NASA mandar al espacio el instrumento SXS en una sonda propia que volver a hacerse el harakari por cuarta vez en una sonda japonesa.

FERNANDO GENERALEFERNANDO GENERALE

Me parece ovio que estos japoneses son muy metódicos y no saben gestionar las crisis ejemplo lo de fukushima ,en resumen la misión de retorno de muesta de hayabusa 2 y la fobos grum 2.0 la tienen jodida :(

Pedro

La Phobos-Grunt era rusa, no japonesa. Japón ha propuesto enviar una sonda a Marte llamada MELOS. Eso sí, Japón ya tuvo su particular fiasco marciano con la Nozomi, allá por los 90. Saludos.

Jorge M.G.Jorge M.G.

Alguien ha comentado y comparado dos fallos según el de las misiones huygens y philae, pues no estoy de acuerdo en esa opinión, es verdad que no se les saco el 100 por 100 pero de fallos nada. Ambas misiones cumplieron con los objetivos, la segunda por los pelos pero es que ambos objetivos son muy difíciles como es aterrizar en un mundo pequeño y un mundo con atmósfera. En el caso de la jaxa ni si quiera paso el periódo de test, esa es la diferencia.
Yo creo que la solución es aumentar el presupuesto y aumentar los controles o se repetirá el fallo.

Saludos jorge m.g.

Juan PuebloJuan Pueblo

– El equipo de comunicación de Cassini-HUYGENS tenía un defecto de MAL diseño potencialmente mortal, lo que habría provocado la pérdida de todos los datos transmitidos por Huygens. Un problema relacionado con el efecto Doppler. Esa función no había sido probada antes de su lanzamiento por los ingenieros de la ESA haciendo que ya en la misión no se transmitiera los datos correctamente. El firmware no tuvo en cuenta que el desplazamiento Doppler habría cambiado no sólo la portadora de frecuencia, sino también la sincronización de las carga útil de los bits , codificados por fase de manipulación por desplazamiento a 8192 bits por segundo. Al final lograron corregir en parte el error, se logro recvuperar parte de la información, pero otra se perdió. Al final fue un éxito a medias, o un fracaso a medias, según como se le mire. (a propósito: 12 años después conocemos un audio de la sonda Huygens, ¡doce años después!, estos de la ESA si son cerrados).

– En cuanto al modulo Philae: el propulsor de gas frío no funciono correctamente en el módulo de aterrizaje, no aterrizo como se esperaba, aunque no se poso suavemente si reboto como una pelota, el sistema de anclaje no funciono, lo mismo que el segundo sistema de propulsión, pero pues la sonda funciono mientras sus baterías estaban cargadas y alcanzo a devover algo de información antes de perderse las comunicaciones. Mientras funciono la recogida de datos de misión científica se redujo en un 80 por ciento. En cuanto al modulo Philae (no Rosetta) fue mas un fracaso que un éxito. Y en cuanto a la información la ESa slolo por presión mas mediática que de divulgacion científica muestra alguna fotografía o dato.

Jonathan SarabiaJonathan Sarabia

Me recuerda a space agency cuando giras un objeto hasta que se destruye

YopYop

Alguien tiene algun link donde expliquen como funcionan los sensores estelares? O en su defecto, podria explicar a grandes rasgos sus principios de funcionamiento?

Se me hace un poco magia, la verdad, dada la escasa potencia de calculo que han tenido desde siempre las sondas espaciales, descarto cualquier tipo de vision artificial moderna para estos menesteres, y no acabo de deducir cual es el truco.

jose-londonjose-london

Off-topic: Para cuando un post sobre el estado del Space Webb telescope?

Saludos,

jose-londonjose-london

Perdón, el James Webb Space Telescope (JWST), que no lo he deletreado bien.

Gadiel Jellinok Guzman SandovalGadiel Jellinok Guzman Sandoval

Todos pueden palmarla alguna vez. Pero JAXA ya ha palmado varias veces…

Stewie GriffinStewie Griffin

Un grupo de ronin al frente de piratas japoneses ya se enfrentaron a soldados españoles en el siglo XVI en aplastante superioridad numérica en la actual Filipinas y el resultado fue… Masacre de japoneses. No les quedaron ganas de volver a enfrentarse a los europeos. Japón como todos los países ricos se ha hecho un lifting de su pasado y lo han vendido como la repolla, cuando es un pasado normal y corriente de una sociedad guerracivilista y cainita feudal periférica a China, cuyo territorio tenía el valor de mierda pinchada en un palo hasta el punto de que los dejaron matarse entre ellos con un salvajismo europeo en paz. Lo que tiene mucho mérito de ellos, y es de quitarse el sombrero, es de lo que nunca hablan: el impresionante salto que dieron en la época Meiji de la Edad Media directamente al capitalismo industrial (que Corea del Sur replicó con mejores resultados casi 100 años después), y ojo, con la ayuda interesada de los occidentales que los querían usar para darle a China hasta en el DNI.
Tampoco fueron tan listos, la II GM fue darles cuerda para que se ahorcaran, y a fe mía que lo hicieron también de forma inmejorable.

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