Viking 1 und 2 / Technik und Geschichte der Mars-Missionen

Softwarefehler in Raumfahrt:
Phobos 1,2
Mariner-1
Mars Global Surveyor
Ariane-5
Fobos-Grunt
Mars Polar Lander?

Eine der vier Viking-Sonden wurde ähnlich wie der Mars Global Surveyor durch ein Software-Update schachmatt gesetzt, siehe Wikipedia.

Zitat von: vv am 24. Oktober 2016, 20:14:07

Softwarefehler in Raumfahrt:
...

Eine der vier Viking-Sonden wurde ähnlich wie der Mars Global Surveyor durch ein Software-Update schachmatt gesetzt, siehe Wikipedia.

Zwei Lander, zwei Orbiter. Beim Lander von Viking 1 gab es nach mehr als sechs Jahren den Software-Murks.

Gruß   Pirx

Den Viking Lander 1, andere Bezeichnungen VL1 oder Thomas A. Mutch Memorial Station oder Viking Lander-B (die beiden Viking-Landern werden hin und wieder verwechselt) ist vermutlich der Strom ausgegangen. Im Sommer 1982 hatte seine Stromversorgung, sie bestand aus zwei thermoelektrischen Radioisotop-Generatoren vom Typ SNAP 19, einen besorgniserregenden Leistungsabfall erlitten. Den kompletten Strom die die RTG lieferten müssten im Winter dazu dienen die elektrische Geräte zu wärmen und mit den Wintereinbruch brach der Kontakt ab.

Die Viking-Lander waren die kompliziertesten und leistungsfähigsten unbemannten Raumfahrzeuge, die bis dahin entwickelt und erfolgreich eingesetzt worden sind. Das Startgewicht betrug 1120 kg, die Hälfte etwa entfiel auf Treibstoffe, Landefallschirme, usw. Die wissenschaftlichen Apparaturen wogen nur 86 kg.
An Bord der Landern befanden sich zwei identische Rechner- und Zeitgeber-Einheiten: »Data Acquisition and Processor Unit« (DAPU); einer davon diente als Reserve und konnte sofort einspringen, falls es Probleme mit der Primäreinheit gab. Das Gedächtnis war mit 18.000 Worten stark überdimensioniert gewesen. Das »Data Acquisition and Processor Unit« wog 7,6 kg.
- - -
Vielleicht sollten man einen eignen Therad einrichten, wo es um die Erforschung des Mars mit unbemannten Sonden geht.

Den Viking Lander 1, andere Bezeichnungen VL1 oder Thomas A. Mutch Memorial Station oder Viking Lander-B (die beiden Viking-Landern werden hin und wieder verwechselt) ist vermutlich der Strom ausgegangen. Im Sommer 1982 hatte seine Stromversorgung, sie bestand aus zwei thermoelektrischen Radioisotop-Generatoren vom Typ SNAP 19, einen besorgniserregenden Leistungsabfall erlitten. Den kompletten Strom die die RTG lieferten müssten im Winter dazu dienen die elektrische Geräte zu wärmen und mit den Wintereinbruch brach der Kontakt ab.
...

Das ist aber nur ein Teil der Geschichte. Letztlich entscheidend für den Verbindungsabbruch war wohl "A  command sequence intended to make these changes to  the  battery-charging sequence was uplinked by DSS 43 on November 19, 1982,  ... However, shortly thereafter, it was recognized  that  the new battery-charging sequence had been written into spacecraft memory locations occupied by the lander high-gain  antenna pointing parameters. It followed, therefore, that  the VL-1 antenna was no  longer pointing to Earth. "

Quelle: http://www.atmos.washington.edu/~mars/viking/lander_documents/meteorology/Pdf/JPL_Publication_82-107.pdf

Auf Deutsch (nicht 1:1): Eine Kommandosequenz zur Anpassung des Akkuladezyklus (Nickel-Cadmium-Akkus wurden durch Strom von RTGs geladen) war am 19. November 1982 über die Antenne Nr. 43 des Deep Space Network an den Lander geschickt worden. Nachdem dieser sich sehr bald nicht mehr gemeldet hatte, wurde bei der Untersuchung der Angelegenheit schnell klar, dass man mit dem Softwareupdate im Bordrechner des Landers Speicherbereiche überschrieben hatte, in dem Parameter zur Steuerung der Hochgewinnantenne des Landers lagen, weshalb die Antenne wahrscheinlich nicht mehr Richtung Erde ausgerichtet wurde.

Da wird mir der Rosetta Iron-Bird am ESOC in Darmstadt im Nachgang gleich nochmal sympathischer ...

Gruß    Pirx

Die Viking-Lander waren die kompliziertesten und leistungsfähigsten unbemannten Raumfahrzeuge, die bis dahin entwickelt und erfolgreich eingesetzt worden sind. ...
An Bord der Landern befanden sich zwei identische Rechner- und Zeitgeber-Einheiten: »Data Acquisition and Processor Unit« (DAPU); einer davon diente als Reserve und konnte sofort einspringen, falls es Probleme mit der Primäreinheit gab. Das Gedächtnis war mit 18.000 Worten stark überdimensioniert gewesen. Das »Data Acquisition and Processor Unit« wog 7,6 kg.

Ich habe mal vor einiger Zeit gelesen, wie für die Viking-Computer (oder vielleicht auch nur für einen Teilbereich davon) Software geschrieben wurde. Weil die Computer eine eigene, maßgeschneiderte Spezialanfertigung waren und es keinen Compiler und wohl noch nicht mal Assembler dafür gab, musste vieles direkt in Maschinensprache gecodet werden. Ich stelle mir das unglaublich aufwändig und auch schwer zu testen vor. Dafür hat es dann verdammt gut funktioniert - Respekt.

Vielleicht sollten man einen eignen Therad einrichten, wo es um die Erforschung des Mars mit unbemannten Sonden geht.

Im Prinzip gerne. Man muss halt nur Stoff finden. Vielleicht spannende Insidergeschichten über ältere Sonden aus Zeiten, als es noch kein Internet gab. Voyager nochmal aufleben lassen... Mariner... Venera... Magellan... Pioneer 10+11... Giotto... Galileo und ihre Tochtersonde...

Zitat

Vielleicht sollten man einen eignen Therad einrichten, ...

Im Prinzip gerne. Man muss halt nur Stoff finden. Vielleicht spannende Insidergeschichten über ältere Sonden aus Zeiten, als es noch kein Internet gab. Voyager nochmal aufleben lassen... Mariner... Venera... Magellan... Pioneer 10+11... Giotto... Galileo und ihre Tochtersonde...

Die vorstehenden Postings wurden aus dem Schiaparelli-Landethread separiert. Zu den Wikingern gibt es sicher noch die eine oder andere spannende Geschichte auszugraben.

Gruß   Pirx

Zur Inspiration:

Carl Sagan mit Lander-Prototyp:


Modelle von Lander ...


... und Orbiter mit aufgesetzter Landekapsel:


Arbeiten an Viking-Lander im Reinraum:


"Aeorshell" der Landekapsel:


Landekapsel von Viking 1:


Orbiter (unten) und Lander vereint:


Viking-1-Landerblicke:

 
Wettermast des Viking-1-Landers:

(Bilder: NASA)

Gruß   Pirx

Zur Inspiration:

Wo hast Du nur immer diese tollen Bilder und PDFs her *schwelg*. 

Den Namen »Viking« bekam dieses Marserkundungsprogramm im Jahr 1968. Zuvor hiess es »Voyager«, dieses Namen erhielt es im Jahr 1965.
Die Lander wurden vor den Start sterilisiert, dabei wurden sie ein Zeitlang erhitzt (je nach Quelle gibt es dafür unterschiedliche Angaben z.B. für 20 Stunden bei 112 °C* oder 400 Stunden bei 125 °C) erhitzt. Das Problem war, dabei Material und Treibstoffe zu entwickeln die dieses „kochen“ mitmachten. So konnten z.B. keine Germanium-Transistoren verwendet werden, diese wären beim „kochen“ zerschmolzen. Für die Computer könnten deshalb keine herkömmlichen Bauteile verwendet werden.

Germanium hat eigentlich eine Schmelztemperatur von ca. 937 °C. Von "zerschmolzen" zu sprechen, mag da eventuell etwas übertrieben sein.
Das Problem mit Germanium ist vielmehr die vergleichsweise geringe Lücke zwischen Valenz- und Leitungsband (nur 0,66 eV, bei Silizium immerhin noch ca. 1,1 eV). Genau aus diesem Grund können Germaniumtransitoren nur bis ca. 100°C betrieben werden, ansonsten springen Elektronen unkontrolliert vom Valenz- ins Leitungsband.
Was hat man denn dann bei Viking stattdessen verwendet? Silizium?

Edit: Bei genauerer Überlegung ist das doch aber nur ein Problem während des Betriebs. Nach dem Abkühlen des Sterilisierungsvorgangs sollte doch wieder der Normalbetrieb möglich sein. Da muss also noch etwas anderes dahinterstecken als nur das Bandlückenproblem.

Das Problem dabei dürfte das zu Kontakt- und dotierungszwecken verwendete Indium mit 157° SP sein. Dazu kommen die mit steigender Temperatur zunehmend unkontrollierbar werdenden Nachdotierungseffekte und die bei Germanium empfindlichere Oberflächenpassivierung.

Heute, wo Germanium eine Renaissance erlebt, hätte man sicher andere Materialien und Technologien. Aber das ist auch jetzt noch nicht in dem Topf, wo es kocht.

Na das klingt durchaus plausibel. Hatte gestern ebenfalls bereits in Richtung Wegwandern des Dotierungsprofils gedacht, wusste aber nicht, dass Indium einen so niedrigen SP hat.
Stellt sich noch stärker die Frage, welche Alternative man damals verwendet hatte.

Ich habe mal vor einiger Zeit gelesen, wie für die Viking-Computer (oder vielleicht auch nur für einen Teilbereich davon) Software geschrieben wurde. Weil die Computer eine eigene, maßgeschneiderte Spezialanfertigung waren und es keinen Compiler und wohl noch nicht mal Assembler dafür gab, musste vieles direkt in Maschinensprache gecodet werden. Ich stelle mir das unglaublich aufwändig und auch schwer zu testen vor. Dafür hat es dann verdammt gut funktioniert - Respekt.

Ich bin per PM gefragt worden, wo ich das mal gelesen habe und ob es da mehr Infos gibt. Ich bin mir ehrlich gesagt nicht mehr sicher, wann und wo ich das mal gelesen habe.

Beim Versuch, die Info jetzt nochmal nachträglich online zu recherchieren, bin ich erstmal nur auf die Seite über Viking bei Bernd Leitenberger gestoßen:

https://www.bernd-leitenberger.de/viking.shtml .

Außer der Bemerkung über die aufwändig gecodete Software steht da auch noch allerhand Weiteres über die Viking-Sonden und ihre Experimente. Das muss damals eine absolute Flaggschiffmission mit Riesenaufwand gewesen sein, man merkt da IMHO noch die Nachwirkungen der Mondlandungsära, als Geld keine Rolle spielte. Außerdem werden die Leute damals noch ganz "besoffen" von der Möglichkeit gewesen sein, außerirdisches Leben zu entdecken, und wollten es wohl mit dieser ersten Landemission gleich ein für allemal klären?

Die oben erwähnte Bemerkung KÖNNTE auch aus einem Magazinartikel oder einem Buch gewesen sein, vielleicht das Buch "Weiter als Menschen fliegen können", das immer noch in irgendeiner Umzugskiste schlummert.

Dann bin ich jetzt aber auf folgende mir noch unbekannte NASA-History-Seite gestoßen, die endlich mal ziemlich detailliert auf die Softwareentwicklung zu den Viking-Orbitern und -Landern eingeht:

http://history.nasa.gov/computers/Ch5-6.html

Überdies ist diese Seite nur Kapitel 5 einer Serie zu weiteren interessanten Bordcomputer-Projekten des JPL.

Dann wäre da noch folgende PDF, ein Scan eines NASA-Dokuments "Viking '75 Spacecraft Design and Test Summary" von 1980 (?) von über 100 Schreibmaschinenseiten. Es dokumentiert die Technik der Viking-Sonden allgemein. Breiten Raum nimmt da die Erörterung des Landemanövers ein (u.a. ist da schon die Rede von "backshell avoidance maneuvre" ) und es werden auch Bodensysteme beschrieben, darunter zwei "Vans", also offenbar mobile Entwicklungslabors:

https://ntrs.nasa.gov/archive/nasa/casi.ntrs.nasa.gov/19810001592.pdf

Allgemein zu Softwarefehlern in der Raumfahrt habe ich hier eine Auflistung von 10 Fehlern gefunden, von denen ich einige schon kannte, andere mir aber noch neu waren:

http://www.itworld.com/article/2823083/enterprise-software/88716-8-famous-software-bugs-in-space.html

http://www.dtic.mil/dtic/tr/fulltext/u2/a040770.pdf   

Have fun!

Gruß   Pirx

Zitat von: Terminus am 25. Oktober 2016, 19:31:02

Ich habe mal vor einiger Zeit gelesen, wie für die Viking-Computer (oder vielleicht auch nur für einen Teilbereich davon) Software geschrieben wurde. Weil die Computer eine eigene, maßgeschneiderte Spezialanfertigung waren und es keinen Compiler und wohl noch nicht mal Assembler dafür gab, musste vieles direkt in Maschinensprache gecodet werden....

Die Info
"One problem Lander software developers had was that no adequate assembler was ever written for the computer, perhaps because of the changing nature of the instruction set. Patches had to be hand-coded in octal, with many jumps to unused memory space because of the lack of an assembler with relocatable addressing."
ist aus

Computers in Spaceflight: The NASA Experience
- Chapter Five -
- From Sequencers to Computers: Exploring the Moon and the Inner Planets -

Gruß   Pirx

Die Primär-Mission der Viking-Mission sollte dauern von der Landung des ersten Geräts auf dem Mars (Juli 1976) bis Mitte November 1976. Der erste Lander sollte landen seine Mission von 60 Tagen erfüllen und dann abgeschaltet werden. Dann sollte der zweite Lander seine Mission erfüllen. Der erste Lander sollte abgeschaltet werden, weil die Bodenstation nur drei Geräte betreuen könnte, ein Lander und zwei Orbiter. Mitte November 1976 sollte Schluss sein, weil dann die Sonne zwischen Mars und Erde steht und die Kommunikation nur eingeschränkt möglich wäre.