一行代码引发的:价值5亿欧元的火箭,发射40秒后凌空爆炸

简介: 一行代码引发的:价值5亿欧元的火箭,发射40秒后凌空爆炸



作者 | Michael Stroe

1996 年 6 月 4 日星期二,欧洲航天局计划首次发射新的阿丽亚娜(Ariane)5 型火箭。作为经过十年设计、测试和数十亿欧元投入的科技结晶,这枚运载火箭牵动着每位欧洲航天人的心。


准备发射的阿丽亚娜 5 型火箭

这枚火箭的设计目标非常简单,同时也承载着巨大风险。它需要将昂贵的大载荷送入太空,帮助欧洲完成一系列科学实验与商业项目。

火箭上没有搭载宇航员,最尊贵的“乘客”是 Cluster 航天器。这台设备由四颗昂贵的科学卫星组成,每颗重 2600 磅。

然而,就在起飞后短短 40 秒,阿丽亚娜 501 号就在发射区上空炸裂成无数金属残片和燃烧的碎块。对于欧洲航天局来说,这不仅是一次沉重的打击,更是一场令人震惊的灾难。


阿丽亚娜 501 号升空几秒后即发生爆炸

事故原因其实非常简单 — 一个本可以轻松避免的编码 bug。这个 bug 来自一段死代码(即不产生实际作用的代码),属于近十年前阿丽亚娜 4 型火箭的遗留产物。

阿丽亚娜 501 号火箭在脱离发射台后,会按照预定路径平稳加速并飞向太空。在内部,制导系统不断跟踪火箭轨迹并将数据发送至主机载计算机。为了完成数据传输,制导系统需要将速度读数从 64 位浮点数转换为 16 位带符号整数。

大家可以想想,这个转换过程究竟是怎么回事。使用 16 位无符号整数,我们可以存储 0 到 65535 之间的任意值。而如果把首位用来存放符号(正 / 负),那么 16 位有符号整数就能涵盖从 -32768 到 +32768 的任意值(实际可用数位只有 15 位)。任何超出这个范围的值都无法正常使用。

另一方面,浮点数的存储规则略有不同,强调的是在相同的位数中覆盖更大范围的数字。例如,即使是 16 位(双精度)浮点数,也能存储从 -1.8e+308 到 -2.2e-308 之间的大量值。可见,要把其中的某个值转换成 16 位有符号整数,则很可能会超出后者的支持范围。那如果是 64 位浮点数呢?结果只会更糟。

一旦这种不可避免的事态成真,会有怎样的后果?在使用 16 位有符号整数时,从浮点数到整数的转换会引发我们熟知的整数溢出。现在只剩最后一个问题了:整数溢出,对于火箭发射意味着什么?

制导系统会读取火箭的水平速度数据(64 位浮点数),并尝试将其转换为 16 位整数以发送至主计算机。但转换未能成功。

很明显,因为读数大于 16 位整数所能表示的最大值,所以转换失败。一般来讲,设计良好的系统会内置一个程序来处理溢出错误,并向主计算机发送一条合理的消息。但阿丽亚娜并不是这样……

制导系统会持续发送错误消息,于是主计算机不但接收不到正确的水平速度值,制导系统那边还被立即关闭了。

但有些朋友可能会问,应该有补救措施吧?火箭制导系统难道就没有后备吗?当然有,但后备系统的代码跟主系统完全相同,所以它也在尝试执行同样的转换、得到相同的错误,于是短短 72 毫秒后也崩溃了。

因为没有异常处理代码,主计算机将发来的数据解释成了真正的导航数据,认定火箭已经严重偏离航线。为了消解这个根本就不存在的威胁,助推器点燃了全喷嘴偏转,巨大的空气动力压力立即开始撕裂火箭本体。


一名科学家站在多次执行阿丽亚娜发射任务的 HM-7B 火箭发动机旁

计算机意识到情况到了最危急的关头,于是决定触发自毁机制,把这枚当时造价约 5 亿欧元的火箭当成大炮仗给放了。

也就是说,这场灾难性且耗资巨大的飞行事故,其根源就是一行代码尝试将 64 位浮点数转换成有符号整数,整数溢出结果被直接传递给主计算机,最终被主计算机解释为真实数据。

同样的软件设计之前已经成功服务过多次发射,但那时候是在阿丽亚娜 4 型火箭上。4 型火箭体量较小,所以性能参数也远低于 5 型;新的阿丽亚娜 5 型火箭在显著升级之后,飞行速度超出了系统工程师当初编写代码时的取值区间。

可预定飞行速度可能导致溢出错误的事,应该不会逃过工程师的眼睛才对。

确实如此,前文提到,这个 bug 来自一段死代码。因为这部分只是发射台对齐过程中的一部分,在起飞后就不再需要了。但当时一个小小的故障将发射延迟了几秒钟,为了避免重置整个系统,软件工程师决定额外把整个代码序列运行一遍……

于是在升空 40 秒后,5 亿欧元和无数人的心血瞬间化为乌有。

原文链接:

https://jam.dev/blog/famous-bugs-rocket-launch




相关文章
|
移动开发 数据可视化 weex
如何在线生成App:将网页封装成APP
随着移动互联网的快速发展,很多企业和个人都希望能够将自己的网页封装成APP,以便更好地适应用户的移动需求。本文将介绍一种在线生成App的方法,帮助读者实现将网页封装成APP的目标
506 0
|
7月前
|
Prometheus Kubernetes 监控
Kubernetes(k8s)高可用性集群的构建详细步骤
构建高可用Kubernetes集群涉及到的层面非常广泛,包括硬件资源的配置、网络配置以及集群维护策略的规划。因此,在实际操作中,可能还需要根据特定环境和业务需求进行调整和优化。
2210 19
|
11月前
|
弹性计算 固态存储 大数据
阿里云服务器租用费用价格表:2025最新轻量+ECS+GPU优惠1年、1个月和1小时报价单
阿里云服务器租用费用价格表涵盖2025年最新轻量应用服务器、ECS云服务器及GPU服务器优惠报价。轻量应用服务器2核2G配置,一年仅68元(秒杀38元),适合个人开发者;ECS云服务器提供多种规格,如2核2G经济型99元/年、2核4G企业专享199元/年。高性能实例如4核16G游戏服务器70元/月,8核32G为160元/月。GPU服务器方面,T4计算卡4核15G配置低至1878.4元/月。此外,阿里云支持按小时计费,灵活满足不同需求。续费优惠政策明确,长周期享更高折扣,具体以官方页面为准。
|
算法 程序员 芯片
程序员必知:UCF约束介绍
程序员必知:UCF约束介绍
9889 4
|
Serverless 计算机视觉
YOLOv11改进策略【小目标改进】| Shape-NWD:融合改进,结合Shape-IoU和NWD 更好地适应小目标特性
YOLOv11改进策略【小目标改进】| Shape-NWD:融合改进,结合Shape-IoU和NWD 更好地适应小目标特性
2008 9
|
人工智能 搜索推荐 数据挖掘
2024中国CRM排行榜
中国的 CRM 发展经历了从萌芽到快速成长的过程。早期主要依赖手工记录,20 世纪 50 年代商用计算机普及后,CRM 开始发挥作用。90 年代末,CRM 理念引入中国,市场由国外厂商主导。2004 年后,SaaS 模式兴起,但因企业接受度低、成本高而遇到挑战。2008 年,移动互联网推动 CRM 快速发展,2015 年 SaaS CRM 迎来爆发。如今,市场规模不断扩大,预计 2024 年将突破 250 亿元。主要品牌如销售易、Zoho、SAP 和微软 Dynamics 365 等,各具特色,满足不同企业需求。
2024中国CRM排行榜
|
机器学习/深度学习 人工智能 自然语言处理
深度学习的伦理困境:数据隐私与算法偏见
【8月更文挑战第9天】随着深度学习技术的飞速发展,其对个人隐私和数据安全的威胁日益凸显。本文探讨了深度学习在处理敏感信息时可能导致的数据泄露风险,以及训练数据中固有偏见如何影响算法公正性的问题。文章分析了当前隐私保护措施的局限性,并提出了减少算法偏见的方法。最后,本文讨论了如何在保障技术进步的同时,确保技术应用不侵犯个人权益,呼吁建立更为全面的伦理框架以指导深度学习的发展。
|
Python
Python cheatsheet 速查表
【9月更文挑战第7天】这是一份Python速查表,涵盖基础语法、数据结构、函数、模块与包、面向对象编程及异常处理。包括变量定义、数据类型、运算符、控制流、列表、元组、字典、集合的操作,函数定义与调用,模块导入,类定义与对象创建,以及异常捕获与处理。适用于快速查阅Python基本用法。
411 1
|
NoSQL 数据可视化 Linux
2022 年超详细步骤讲解 CentOS 7 安装Redis 。解决Redis Desktop Manager 图形化工具连接失败解决 ;connection failed处理。开机自启Redis
这篇文章提供了在CentOS 7上安装Redis的详细步骤,包括上传Redis安装包、解压安装、编译、安装、备份配置文件、修改配置以支持后台运行和设置密码、启动Redis服务、使用客户端连接Redis、关闭Redis服务、解决Redis Desktop Manager图形化工具连接失败的问题、设置Redis开机自启动,以及Redis服务的启动和停止命令。
2022 年超详细步骤讲解 CentOS 7 安装Redis 。解决Redis Desktop Manager 图形化工具连接失败解决 ;connection failed处理。开机自启Redis
|
移动开发 开发者
LabVIEW或MAX下的VISA测试面板中串口无法工作
LabVIEW或MAX下的VISA测试面板中串口无法工作
445 1
LabVIEW或MAX下的VISA测试面板中串口无法工作