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 запущ��на 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.
