Обсуждение НЛО в Конгрессе США напомнило мне о личной истории с обработкой свидетельств и определением вероятности. Я считаю её интересной и познавательной.
В миссии «Шаттла» STS-128 выхлопные газы ракеты сорвали примерно 3,5 тысячи плиток со стены пламеотводящего канала.
Кирпичи бились друг о друга, разбиваясь на миллионы фрагментов всевозможной формы и размеров. Результаты оказались разрушительными для периметра взлётной площадки. Вот как выглядело охранное заграждение примерно в километре от неё. Видите куски кирпичей?
Моя исследовательская группа собрала несмещённую выборку обломков, чтобы Космический центр Маршалла смог использовать реалистичный диапазон размеров обломков в компьютерном моделировании инцидента. На фото ниже Райан Уоткинс (@Ryan_N_Watkins) и Джон Лейн измеряют и взвешивают обломки. (Я фотографирую.)
В обычном случае никто бы не волновался о безопасности самого «Шаттла», потому что кирпичи сорвало из-под подвижной пусковой платформы, а пламеотводящий канал справился со своей задачей, отведя весь мусор в сторону.
Однако за пуском наблюдала экспериментальная инфракрасная камера, смонтированная на вершине здания вертикальной сборки (VAB), которая показала, что один кусок обломков взлетел НАВЕРХ рядом с «Шаттлом». Поэтому возник вопрос: мог ли этот или какой-то другой обломок удариться о «Шаттл»?
Это было очень важно, потому что мы потеряли «Колумбию» из-за того, что кусок пены ударился о переднюю кромку крыла и пробил в ней отверстие, поэтому во время входа в плотные слои атмосферы горячая плазма ворвалась в отверстие и разрушила структуру металла. Потеря летательного аппарата и экипажа.
(Фото: https://spaceflightnow.com/shuttle/sts107/030203analysis/…)
Когда мы увидели кусок мусора, летящий рядом с космическим челноком при старте STS-124, то перешли в аварийный режим. Нам дали четыре дня на то, чтобы мы решили, будет ли безопасно приземлиться челноку или он должен оставаться на орбите, пока будет запущена спасательная миссия для эвакуации экипажа. Четыре дня!
У нас была мысль, что можно начать с идентификации объекта при помощи определения его баллистики. Мой коллега Джон Лейн написал ПО для выполнения интерполяции между кадрами плёночных камер, чтобы мы могли скомбинировать несколько видов на взлётную площадку и произвести измерения.
Проблема заключалась в том, что камеры на взлётной площадке были плёночными, а их затворы не были синхронизированы, поэтому каждый кадр видео был смещён относительно других камер. ПО Джона интерполировало кадры, чтобы синхронизировать их постфактум.
Джон получил чертежи взлётной площадки и выбрался на саму площадку, чтобы проверить местоположения камер и провести вычисления, задействующие эти два вида.
Исходя из этих данных Джон вычислил трёхмерные координаты мусора по времени, пока тот летел вверх рядом с запускаемым челноком.
Также Джон замерил диаметр, эллиптическое удлинение и частоту вращения мусора при движении вверх. (Видно, что он вращается.)
Моя часть задачи заключалась в написании ПО, которое проводило баллистические вычисления и выполняло «симуляцию отжига», чтобы определить самые подходящие параметры, в том числе начальную точку, начальную скорость и плотность материала объекта.
Наиболее подходящая плотность материала точно равнялась плотности того типа пены, который использовался для заполнения горловин3 твердотопливных ракетных ускорителей, чтобы птицы и насекомые не могли попасть в ракету и случайно воспламенить топливо, каким-нибудь образом его нагрев!
То есть мы со всей определённостью доказали, что высоко летящий мусор был просто «пенной заглушкой горловины сопла», а не куском кирпича из пламеотводящего канала. А поскольку в то время челнок двигался всё ещё медленно, столкновение с пеной не могло его повредить. Фух!
Что же произошло дальше?…
Мы справились за два дня, поэтому назначили совещание, чтобы на следующий день показать наши результаты руководству программы и сказать, что челнок может безопасно приземлиться. Мы пришли в центр управления полётами и провели свою презентацию, имея ещё один лишний день.
Но потом…
…Какие-то ребята из другого центра НАСА пришли на совещание и сказали, что наш анализ ОШИБОЧЕН. И что у них есть доказательства. Они проверили наши вычисления и сказали, что при комбинировании данных двух камер мы неправильно рассчитали тригонометрию.
Они утверждали, что две камеры были направлены не совсем туда, куда мы думали, а значит, видео, на которых летал какой-то мусор, зафиксировали ДВА РАЗНЫХ КУСКА МУСОРА.
Именно так и сказали.
На совещании я ничего не сказал (потому что руководство всё равно приняло наши рекомендации и приступило к приземлению), но про себя подумал…
«Ну ладно, значит, мы знаем, что кто-то совершил ошибку. Или мой коллега доктор Джон Лейн, один из лучших прикладных математиков в мире с большим опытом в фотограмметрии, или ваш парень. Один из них совершил математическую ошибку.
И если прав ваш парень, то…
…это значит, что было два куска мусора, а не один. И оба куска мусора имели одинаковый размер, удлинение, частоту вращения, фазу вращения, начальную скорость, высоту на каждой временной метке, плотность и замедление, А ТАКЖЕ
…наша математическая ошибка должна была оказаться точной ошибкой, из-за которой два куска чётко наложились по горизонтали, чтобы они выглядели как один кусок. Кроме того, инфракрасная камера видела только один кусок, то есть один был горячим, а другой холодным, несмотря на пламя.
С другой стороны, если математическую ошибку совершил ваш парень, то это всего лишь математическая ошибка».
С учётом всего этого, вам даже не нужно видеть подробных вычислений, чтобы понять, кто из них совершил ошибку в расчётах.
Мы опубликовали наши результаты в журнале Acta Astronautica. Препринт доступен в arXiv: https://arxiv.org/pdf/0910.4357.pdf.
Я был удивлён, когда вскоре после этих событий у нас было совещание персонала. В кабинет вошёл астронавт...
…и вручил награду «Серебряный Снупи» за решение задачи, повысившей безопасность пилотируемых запусков космических кораблей. Я был глубоко тронут вниманием экипажа. Это по-прежнему один из самых важных моментов моей карьеры в НАСА.
Но главное, что я хотел донести…
…что иногда можно сказать, что вычисления ошибочны, даже не глядя в математические подробности. Я до сих пор смеюсь каждый раз, когда думаю о потрясающих совпадениях, в которые нас просили поверить, если бы наши расчёты были неверны.
