Sai lầm toán học trị giá 125 triệu USD làm tiêu tan một sứ mệnh không gian

Một sứ mệnh chìm vào bóng tối

Sự thật là, khi các nhà khoa học chứng kiến màn hình dữ liệu đo từ xa của họ vụt tắt hoàn toàn vào ngày 23 tháng 9 năm 1999, con tàu vũ trụ trị giá 125 triệu đô la của họ đang bốc cháy chỉ vì một ai đó đã quên đổi đơn vị từ pound sang newton. Đáng lẽ đó phải là một thắng lợi vang dội. Tàu Mars Climate Orbiter vừa hoàn thành quãng đường chính xác 669 triệu km trong suốt 286 ngày để nghiên cứu bầu khí quyển của Sao Hỏa. Thế nhưng, nó lại trở thành ngôi sao băng đắt giá nhất trong lịch sử nhân loại.

Hai đội ngũ, hai ngôn ngữ

Bạn có thể nghĩ rằng một thảm họa ở quy mô này hẳn phải liên quan đến lỗi dây điện hay nứt bình nhiên liệu. Thực tế còn đáng thất vọng hơn nhiều. Sai lầm này đã nằm sẵn trong phần mềm từ rất lâu trước khi tên lửa rời bệ phóng.

Lockheed Martin đã chế tạo tàu vũ trụ tại Colorado. Họ lập trình các lệnh đẩy điều hướng bằng hệ đo lường Anh, cụ thể là pound-giây (pound-seconds). Trong khi đó, Phòng Thí nghiệm Phản lực (JPL) của NASA tại California lại vận hành các mô hình bay. Họ sử dụng hệ mét, cụ thể là newton-giây (newton-seconds).

Không một ai nhận ra sự sai lệch này. Trong suốt chín tháng ròng rã, con tàu vũ trụ cứ thế trôi dần về phía thảm họa. Mỗi khi các động cơ đẩy kích hoạt để điều chỉnh quỹ đạo, phần mềm lại nạp những con số sai vào máy tính chính. Đội ngũ kiểm soát mặt đất có nhận thấy những sai lệch nhỏ trong đường bay, nhưng họ đã phớt lờ chúng và coi đó là những bất thường không đáng kể.

Cú tiếp cận định mệnh

Khi tàu thăm dò cuối cùng cũng tiếp cận Sao Hỏa, theo kế hoạch nó sẽ đi vào quỹ đạo an toàn ở độ cao chính xác là 226 km. Nhưng hệ thống điều hướng đã âm thầm cung cấp dữ liệu lực đẩy sai lệch với hệ số 4,45. Đây chính là tỷ lệ chuyển đổi chính xác giữa lực pound và newton.

Vì lỗi toán học vô hình này, tàu vũ trụ đã không giữ được khoảng cách an toàn. Nó lao mạnh xuống chỉ còn cách bề mặt Sao Hỏa 57 km.

Bầu khí quyển ở độ cao thấp đó quá dày so với một vệ tinh mỏng manh. Lực ma sát và nhiệt độ cực lớn đã ngay lập tức xé nát cỗ máy. Thật đáng sợ khi nghĩ rằng nhân loại có thể chế tạo ra thứ gì đó tiên tiến đến vậy, nhưng lại mất nó chỉ vì một sai sót cơ bản. Chúng ta vẫn thấy những “bóng ma” tương tự trong công nghệ ngày nay, giống như trong bài viết Mã nguồn cổ xưa đang vận hành những tên lửa mới nhất của chúng ta, nơi những dòng lệnh lập trình cũ kỹ vẫn đang điều khiển các chuyến bay vũ trụ hiện đại.

Bài học đắt giá

Sự mất mát của tàu Mars Climate Orbiter đã tạo ra một làn sóng chấn động lớn trong cộng đồng khoa học. Nó không chỉ là 125 triệu đô la bị lãng phí vào phần cứng. Hàng ngàn giờ nghiên cứu và nỗ lực của con người bỗng chốc tan thành mây khói.

Các điều tra viên đã dành nhiều tuần rà soát kỹ lưỡng các dòng mã để tìm ra thủ phạm. Họ đã mong đợi một lỗi phần mềm phức tạp hoặc một hỏng hóc cơ khí nào đó. Việc phát hiện ra một lỗi chuyển đổi đơn vị cơ bản là một khoảnh khắc vô cùng bàng hoàng đối với những bộ óc sáng giá nhất hành tinh.

NASA đã cải tổ hoàn toàn quy trình kiểm tra nội bộ sau sự cố này. Họ đưa hệ mét trở thành tiêu chuẩn tuyệt đối cho tất cả các sứ mệnh không gian trong tương lai. Không còn chỗ cho sự nhầm lẫn đơn vị hay những phép đo mang tính giả định.

Bạn chắc hẳn sẽ tự hỏi các kỹ sư đã cảm thấy thế nào khi cuối cùng họ truy ra nguyên nhân thất bại lại nằm ở một lỗi toán học cấp hai. Đó là một mức độ không may có thể sánh ngang với Người đàn ông may mắn đến không tưởng trong lịch sử, ngoại trừ việc thảm họa này hoàn toàn có thể ngăn chặn được.

”Bóng ma” trong cỗ máy

Những chi tiết nhỏ nhất luôn đóng vai trò quan trọng khi bạn đang điều hướng trong khoảng không vô định của vũ trụ. Một lỗi đánh máy đơn thuần hay một dấu thập phân bị hiểu nhầm có thể biến một kỳ quan kỹ thuật thành một đám rác vũ trụ.

Chúng ta thường tin tưởng máy tính một cách tuyệt đối. Chúng ta mặc định rằng toán học luôn đúng vì máy móc đang thực hiện các phép tính. Nhưng máy tính chỉ làm chính xác những gì con người bảo chúng làm.

Nếu một phép chuyển đổi đơn vị đơn giản có thể đánh sập một sứ mệnh hàng triệu đô la, thì còn bao nhiêu lỗi nhỏ nhặt khác đang ẩn náu trong những hệ thống phức tạp mà chúng ta vẫn dựa vào mỗi ngày?