यह लेख 2024 तकनीकी अपडेट से है.
नासा में ओरियन, स्पेस लॉन्च सिस्टम, गेटवे, ह्यूमन लैंडिंग सिस्टम और ईवीए और लूनर सरफेस मोबिलिटी प्रोग्राम सहित कई मानव अंतरिक्ष उड़ान कार्यक्रम चल रहे हैं। इन कार्यक्रमों में सफलता प्राप्त करने के लिए नासा को विभिन्न वाणिज्यिक साझेदारों के साथ सहयोग करने की आवश्यकता है, जिसमें नई अंतरिक्ष उड़ान कंपनियां और पहली बार चालक दल अंतरिक्ष उड़ान का पीछा करने वाली रोबोटिक अंतरिक्ष उड़ान कंपनियां शामिल हैं। इन संगठनों को यह हमेशा स्पष्ट नहीं होता है कि कैसे दिखाया जाए कि उनके सिस्टम मानव अंतरिक्ष उड़ान के लिए सुरक्षित हैं। यह एवियोनिक्स प्रणालियों के लिए विशेष रूप से सच है, जो चालक दल वाले अंतरिक्ष यान के कुछ सबसे महत्वपूर्ण कार्यों को करने के लिए जिम्मेदार हैं। नासा ने हाल ही में मार्गदर्शन प्रकाशित किया है जिसमें बताया गया है कि कैसे दिखाया जाए कि एवियोनिक प्रणाली का डिज़ाइन चालक दल के मिशनों के लिए सुरक्षा आवश्यकताओं को पूरा करता है।
पृष्ठभूमि
चालक दल वाले अंतरिक्ष यान में एवियोनिक्स कई सुरक्षा महत्वपूर्ण कार्य करते हैं, जिसमें अंतरिक्ष यान की स्थिति और दृष्टिकोण को नियंत्रित करना, ऑनबोर्ड गर्भपात प्रणालियों को सक्रिय करना और आतिशबाज़ी बनाने की विद्या को सक्रिय करना शामिल है। इनमें से किसी भी फ़ंक्शन का गलत संचालन विनाशकारी हो सकता है, जिससे चालक दल को नुकसान हो सकता है। नासा की मानव रेटिंग आवश्यकताओं में सुरक्षा-महत्वपूर्ण प्रणालियों को डिजाइन करते समय “अतिरिक्त कठोरता और जांच” की आवश्यकता का वर्णन किया गया है।
मानव रहित अंतरिक्ष यान के लिए [2]. दुर्भाग्य से, यह हमेशा स्पष्ट नहीं होता है कि इस मार्गदर्शन की व्याख्या कैसे की जाए और दिखाया जाए कि एवियोनिक्स वास्तुकला पर्याप्त रूप से सुरक्षित है। इस समस्या के समाधान के लिए, NASA ने हाल ही में NASA/TM−20240009366 प्रकाशित किया [1]. यह सुरक्षा-महत्वपूर्ण एवियोनिक्स को डिजाइन करने के लिए सर्वोत्तम प्रथाओं की रूपरेखा तैयार करता है, साथ ही प्रमुख कलाकृतियों या सबूतों का वर्णन करता है जिन्हें नासा को एवियोनिक्स वास्तुकला की सुरक्षा का आकलन करने की आवश्यकता है।
विफलता परिकल्पना
चालक दल वाले अंतरिक्ष यान के लिए एवियोनिक्स वास्तुकला को डिजाइन करने के सबसे महत्वपूर्ण चरणों में से एक विफलता परिकल्पना (एफएच) का विनिर्देश है। संक्षेप में, एफएच घटक विफलताओं (उदाहरण के लिए, ऑनबोर्ड कंप्यूटर, नेटवर्क स्विच) के प्रकार, संख्या और दृढ़ता के बारे में डिजाइनरों की किसी भी धारणा को सारांशित करता है। यह सभी संभावित विफलताओं के स्थान को दो भागों में विभाजित करता है – विफलताएं जिन्हें सिस्टम सहन करने के लिए डिज़ाइन किया गया है और विफलताएं जिन्हें बर्दाश्त नहीं किया जा सकता है।
एफएच का एक प्रमुख हिस्सा विफलता मोड का वर्णन है जिसे सिस्टम सहन कर सकता है – यानी, एक असफल घटक द्वारा प्रदर्शित व्यवहार। विफलता मोड को विफलता मॉडल का उपयोग करके वर्गीकृत किया जाता है। एवियोनिक्स के लिए एक विशिष्ट विफलता मॉडल विफलताओं को दो व्यापक श्रेणियों में विभाजित करता है:
- मूल्य विफलताएं, जहां एक घटक द्वारा उत्पादित डेटा गायब है (यानी, एक चूक विफलता) या गलत (यानी, एक ट्रांसमिसिव विफलता)।
- समय संबंधी विफलताएं, जहां किसी घटक द्वारा गलत समय पर डेटा तैयार किया जाता है।
समय संबंधी विफलताओं को आगे कई उप-श्रेणियों में विभाजित किया जा सकता है, जिनमें शामिल हैं:
- अनजाने सक्रियण, जहां किसी घटक द्वारा आवश्यक पूर्व शर्तों के बिना डेटा का उत्पादन किया जाता है।
- आउट-ऑफ-ऑर्डर विफलताएं, जहां किसी घटक द्वारा गलत क्रम में डेटा तैयार किया जाता है।
- सीमांत समय विफलताएँ, जहाँ डेटा किसी घटक द्वारा थोड़ा जल्दी या देर से तैयार किया जाता है।
किसी घटक द्वारा डेटा उत्पन्न होने पर होने के अलावा, ये विफलता मोड तब भी हो सकते हैं जब डेटा किसी घटक में प्रवेश करता है। (उदाहरण के लिए, एक दोषपूर्ण घटक प्राप्त संदेश को दूषित कर सकता है)। इसके अलावा, सभी विफलता मोड दो तरीकों में से एक में प्रकट हो सकते हैं:
- सममित रूप से, जहां सभी पर्यवेक्षक समान दोषपूर्ण व्यवहार देखते हैं।
- असममित रूप से, जहां कुछ पर्यवेक्षक अलग-अलग दोषपूर्ण व्यवहार देखते हैं।
महत्वपूर्ण रूप से, नासा की मानव-रेटिंग प्रक्रिया के लिए आवश्यक है कि इनमें से प्रत्येक विफलता मोड को कम किया जाए यदि इसके परिणामस्वरूप विनाशकारी प्रभाव हो सकते हैं [2]. किसी भी अपवाद को स्पष्ट रूप से प्रलेखित किया जाना चाहिए और दृढ़ता से उचित ठहराया जाना चाहिए। किसी सिस्टम द्वारा सहन किए जा सकने वाले विफलता मोड को निर्दिष्ट करने के अलावा, एफएच को स्थायी विफलताओं और विकिरण-प्रेरित गड़बड़ी/त्रुटियों के सापेक्ष आगमन समय या ग्राउंड ऑपरेटर द्वारा सिस्टम को सुरक्षित करने या पुनर्प्राप्ति कार्रवाई करने के लिए हस्तक्षेप करने की क्षमता के बारे में कोई सीमित धारणा निर्दिष्ट करनी चाहिए। . मानव अंतरिक्ष उड़ान के लिए एवियोनिक्स वास्तुकला की सुरक्षा का मूल्यांकन करने के लिए आवश्यक एफएच और अन्य कलाकृतियों को निर्दिष्ट करने के बारे में अधिक जानकारी के लिए, पूरी रिपोर्ट देखें [1].