Sai lầm toán học trị giá 125 triệu đô la ẩn mình ngay trước mắt

Nhiều người tin rằng các thảm họa không gian thường liên quan đến vật lý thiên văn phức tạp hoặc những hư hỏng phần cứng nghiêm trọng. Bạn hẳn đã nghe nói về các vụ nổ tên lửa hay các bảng mạch máy tính bị cháy rụi. Nhưng sự thất bại của tàu Mars Climate Orbiter vào năm 1999 lại bắt nguồn từ một điều mà bạn đã được học ngay từ những tiết Toán cấp hai.

Một đội ngũ đã sử dụng đơn vị pound lực. Đội ngũ khác lại sử dụng Newton. Chỉ vì sự bất đồng bộ duy nhất này, một thiết bị phần cứng trị giá 125 triệu đô la đã biến thành một quả cầu lửa cực kỳ đắt đỏ trên hành tinh đỏ.

Hành trình đến hành tinh đỏ

Vào tháng 12 năm 1998, NASA đã phóng tàu Mars Climate Orbiter. Đây được kỳ vọng là một vệ tinh thời tiết tiên tiến bậc nhất dành cho “người hàng xóm” trong hệ Mặt Trời của chúng ta. Con tàu đã hành trình ròng rã suốt 286 ngày, vượt qua quãng đường 669 triệu km trong khoảng không vô định của vũ trụ.

Nhìn từ bên ngoài, mọi thứ dường như đều hoàn hảo. Đội ngũ điều hướng tại Phòng Thí nghiệm Sức đẩy Phản lực (JPL) ở California theo dõi lộ trình bay hàng ngày. Trong khi đó, đội ngũ kỹ sư tại Lockheed Martin ở Colorado chịu trách nhiệm chế tạo và vận hành các động cơ đẩy.

Nhưng có một lỗi âm thầm đang tích tụ dần trong phần mềm. Đội ngũ ở Colorado đã viết phần mềm điều khiển động cơ đẩy bằng hệ đo lường Anh, cụ thể là pound-giây (pound-seconds). Trong khi đó, đội ngũ ở California lại mặc định rằng dữ liệu được cung cấp theo hệ mét, tức Newton-giây (Newton-seconds).

Không một ai nhận ra sự khác biệt này. Trong suốt hơn chín tháng, các máy tính điều hướng liên tục nạp những con số sai lệch vào hệ thống bay. Mỗi khi động cơ đẩy kích hoạt để hiệu chỉnh quỹ đạo, sai số này lại càng lớn thêm.

Giai đoạn tiếp cận định mệnh

Vào ngày 23 tháng 9 năm 1999, con tàu bắt đầu giai đoạn tiếp cận cuối cùng. Theo kế hoạch, nó sẽ lướt qua bầu khí quyển Sao Hỏa ở độ cao an toàn được tính toán chính xác là 193 km. Thao tác này nhằm tận dụng lực cản khí quyển của hành tinh để làm chậm con tàu một cách nhẹ nhàng.

Thay vào đó, con tàu đã hạ thấp xuống mức nguy hiểm. Dữ liệu đo lường truyền về cho thấy nó đang hạ xuống độ cao kinh hoàng, chỉ vỏn vẹn 57 km. Ở độ cao đó, ma sát từ bầu khí quyển dày đặc của Sao Hỏa đã hoàn toàn nhấn chìm con tàu.

Con tàu mất liên lạc hoàn toàn với Trái Đất vào đúng 09:04 UTC. Nó bị xé toạc bởi nhiệt độ và áp suất cực lớn, cháy rụi ngay cả trước khi kịp bắt đầu sứ mệnh của mình.

Làm thế nào mà một đội ngũ gồm toàn những nhà khoa học tên lửa thực thụ lại quên kiểm tra đơn vị đo lường? Điều đó có vẻ như không tưởng. Tuy nhiên, lịch sử đầy rẫy những “điểm mù” tương tự như vậy. Chỉ cần nhìn vào bài viết Tại sao hai quốc gia lại lệch nhau 54 centimet để thấy những sai số đo lường đơn giản có thể làm chệch hướng các dự án quốc tế khổng lồ như thế nào.

Cái giá của sự thiếu giao tiếp

Hậu quả từ thảm họa này xuất hiện ngay lập tức và vô cùng nặng nề. NASA đã mở một cuộc điều tra quy mô lớn để tìm hiểu nguyên nhân thất bại. Câu trả lời cuối cùng thật sự đáng xấu hổ: Hai nhóm trí tuệ kiệt xuất chỉ đơn giản là đã thất bại trong việc trao đổi với nhau về những giả định cơ bản nhất của họ.

Đây không phải là một lỗi phần mềm ngẫu nhiên hay một sự cố phần cứng đột ngột. Đó thuần túy là sai lầm của con người. Các đội ngũ đã làm việc trong các “ốc đảo” biệt lập, tin tưởng tuyệt đối vào hệ thống của riêng mình mà không bao giờ xác thực kết quả đầu ra với các đối tác.

Kiểu sơ suất này không chỉ xảy ra với các sứ mệnh Sao Hỏa. Chúng ta cũng thấy những mô típ tương tự trong các thất bại hàng không vũ trụ lớn khác. Ví dụ, bài viết Nhiệm vụ tiểu hành tinh đã thất bại hai lần cho thấy những giả định kỹ thuật nhỏ có thể dẫn đến những hậu quả dây chuyền thảm khốc như thế nào.

Bài học viết bằng bụi không gian

NASA đã thay đổi toàn bộ văn hóa làm việc của mình sau sự mất mát của Mars Climate Orbiter. Hệ mét trở thành tiêu chuẩn bắt buộc cho tất cả các sứ mệnh không gian trong tương lai. Họ đã thiết lập quy trình kiểm tra chéo nghiêm ngặt để đảm bảo các đơn vị đo lường được đồng bộ hoàn hảo giữa tất cả các bộ phận.

Sai lầm trị giá 125 triệu đô la này đã trở thành một bài học cảnh tỉnh vĩnh viễn cho các kỹ sư trên toàn thế giới. Nó chứng minh rằng ngay cả những cỗ máy phức tạp nhất trên Trái Đất vẫn có thể bị đánh bại bởi những lỗi sơ đẳng nhất của con người.

Bạn có thể sở hữu công nghệ tốt nhất vũ trụ, nhưng nó sẽ chẳng có ý nghĩa gì nếu bạn không giao tiếp. Nếu các nhà khoa học tên lửa cũng có thể mắc một sai sót cơ bản đến vậy, thì có những lỗi nhỏ nhặt nào đang ẩn náu trong các hệ thống phức tạp mà chúng ta vẫn đang dựa dẫm vào mỗi ngày?