Bài toán tiểu học đã "khai tử" một con tàu vũ trụ

Đa số mọi người thường nghĩ thứ phá hủy một con tàu vũ trụ là lỗi phần cứng thảm khốc, trục trặc phần mềm phức tạp, hay một mảnh thiên thạch đi lạc. Thực tế thì đáng xấu hổ hơn nhiều. Vào tháng 9 năm 1999, một tàu quỹ đạo Sao Hỏa trị giá 125 triệu đô la đã “bốc hơi” chỉ vì hai nhóm kỹ sư tên lửa quên thống nhất về cách đo lực đẩy.

Đáng lẽ đó phải là một thành tựu vang dội trong công cuộc khám phá liên hành tinh. Mars Climate Orbiter được thiết kế để nghiên cứu bầu khí quyển Sao Hỏa và làm trạm tiếp sóng cho các sứ mệnh tương lai.

Thay vào đó, nó lại trở thành một quả cầu lửa rực cháy. Và nguyên nhân là một lỗi toán học cơ bản mà bất kỳ giáo viên khoa học cấp hai nào cũng sẽ dùng bút đỏ gạch bỏ.

Thất bại trong giao tiếp

Con tàu được chế tạo bởi Lockheed Martin ở Colorado, trong khi sứ mệnh được điều hành bởi Phòng Thí nghiệm Phản lực (JPL) của NASA ở California. Đây là những bộ óc sáng suốt nhất hành tinh làm việc cùng nhau. Thế nhưng, họ lại đang sử dụng hai ngôn ngữ toán học hoàn toàn khác biệt.

Các kỹ sư của Lockheed Martin đã lập trình phần mềm động cơ đẩy để tính toán lực theo hệ đo lường Anh (English units), cụ thể là pound-giây (pound-seconds). Trong khi đó, đội ngũ NASA lại mặc định rằng dữ liệu được tính theo hệ mét, tức newton-giây (newton-seconds).

Một pound lực tương đương khoảng 4,45 newton. Điều này có nghĩa là mỗi khi con tàu kích hoạt động cơ đẩy để điều chỉnh quỹ đạo, phần mềm định hướng đã đánh giá thấp lực đẩy thực tế xuống hơn bốn lần. Về mặt kỹ thuật, dữ liệu không hề bị hỏng. Nó chỉ đang “nguỵ trang” sai cách mà thôi.

Các con số nghe có vẻ hoàn toàn phi lý khi bạn nhìn vào nhật ký cuối cùng của sứ mệnh. Chúng không phải là hư cấu, và đó chính là điều khiến câu chuyện này trở nên thật đáng lo ngại.

Chuyến hạ cánh cuối cùng

Trong suốt chín tháng ròng rã, Mars Climate Orbiter đã băng qua khoảng không vũ trụ. Suốt hành trình này, lỗi chuyển đổi nhỏ bé đó cứ thế tích tụ theo từng ngày. Mỗi lần hiệu chỉnh hướng đi nhỏ nhất lại đẩy con tàu xa dần khỏi lộ trình dự kiến.

Khi đến thời điểm đi vào quỹ đạo vào ngày 23 tháng 9, đội ngũ định hướng kỳ vọng con tàu sẽ lướt qua hành tinh ở một độ cao an toàn. Theo official NASA investigation report, độ cao dự kiến để đi vào quỹ đạo là 226 km.

Độ cao tối thiểu tuyệt đối để có thể sống sót là 80 km. Nhưng thực tế, con tàu đã tiếp cận Sao Hỏa ở độ cao chỉ 57 km.

Ở độ cao đó, ma sát từ bầu khí quyển Sao Hỏa quá lớn. Tàu quỹ đạo bị xé toạc bởi ứng suất khí động học và cháy rụi trước khi kịp gửi bất kỳ tín hiệu cầu cứu nào về Trái Đất.

Cái giá của những sai lầm nhỏ

Chúng ta thường dễ dàng cho rằng các hệ thống phức tạp thất bại vì những lý do phức tạp. Chúng ta muốn tin rằng phải có một thảm họa khổng lồ mới có thể đánh sập một dự án 125 triệu đô la.

Nhưng lịch sử đầy rẫy những lỗi “dịch thuật” thầm lặng nhưng thảm khốc như vậy. Giống như cách a hidden typo cost the world billions trên thị trường tài chính, một sự nhầm lẫn đơn vị đơn giản đã xóa sạch công lao nghiên cứu khoa học của nhiều năm chỉ trong tích tắc.

Lịch sử hàng không cũng cho thấy những đứt gãy trong giao tiếp tương tự chính là lý do why Flight 9608 fell from the sky. Mối đe dọa nguy hiểm nhất đối với một sứ mệnh hiếm khi là môi trường khắc nghiệt của không gian hay bầu trời. Đó chính là sự chủ quan của con người.

Đội ngũ NASA giả định rằng nhà sản xuất đang sử dụng hệ mét, vốn là tiêu chuẩn quốc tế cho khoa học. Nhà sản xuất lại giả định rằng các đơn vị hệ Anh của họ sẽ được chuyển đổi ở các bước sau đó. Không một ai thực sự kiểm tra dữ liệu đầu ra thô.

Sau thảm họa này, NASA đã phải đại tu toàn bộ quy trình kiểm duyệt nội bộ. Họ đưa ra những quy định nghiêm ngặt đảm bảo rằng hệ mét phải được áp dụng thống nhất trong tất cả các sứ mệnh liên hành tinh trong tương lai.

Có bao nhiêu hệ thống quan trọng đang vận hành thế giới của chúng ta hiện nay đang dựa trên việc hai đội ngũ khác nhau “tự mặc định” rằng họ đang nói cùng một ngôn ngữ?