"Космічні" ЕОМ

«Космические» ЭВМ

Наталья Дубова.

Создание системам управління ракетою-носієм «Енергія» і космічним човником «Буран».

В на відміну від американського човника, який з початку розроблявся як пілотований корабель, радянський «Буран» мав вміти літати в безпілотному режимі. Це ускладнювало завдання розробників системи управления.

15 травня 1987 року було здійснено перший випробувальний пуск надтяжкої ракети-носія «Енергія» зі супутником «Полюс», який, щоправда, на орбіту вийти не зміг. Але через півтора року тюремного відбувся другий, успішний запуск, цього разу яка у історію, — «Енергія» вивела на орбіту космічний корабель багаторазового використання «Буран». «Буран» зробив два витка навколо Землі та завершив тригодинної політ посадкою на спеціальну смугу у районі космодрому «Байконур». На борту корабля був людей — більше півсотні систем управління «Бураном» своєю чергою керувалися автоматично за програмами, закладених у бортову ЕОМ.

Создание в 80-х системам управління ракетою-носієм «Енергія» і космічним човником «Буран» можна, напевно, вважати творчої вершиною радянської школи бортових ЭВМ.

Система самонаведення ракетного комплексу «Енергія» творилася у харківському НВО «Хартрон», де розроблялися багато управляючі ЕОМ для бойових ракет стратегічного призначення і космічних апаратів. Перехід від аналогових пристроїв до управління ракетами з допомогою цифровий обчислювальної техніки стався у середині 60-х. На той час завдання управління міжконтинентальними балістичні ракети зажадали різкого збільшення обсягів інформації, які оброблялися на борту ракети у часі. Це опинилося під набирає сили тільки потужним бортовим ЕОМ. Перша ракета з системою управління, що включає бортову обчислювальну машину, було запущено в 1971 року. На середині 1980;х на «Хартроні» велася робота над двома рівними за складністю проектами — системами самонаведення «Енергії» й у суперпотужного ракетного комплексу СС-18, відомого у країнах під грізним назвою «Сатана».

В це водночас у Москві в Україні створювалися бортовий обчислювальний комплекс «Салют-5» для станції «Світ», апаратура стикування «Курс», що з успіхом працювала продовжує працювати у комплексі «Мир-Союз-Прогресс», та інші управляючі системи для космічних апаратів. На запущеному в 1957 року першому супутнику стояла найпростіша бортова апаратура, що дозволяло Землі діагностувати внутрішній стан супутника. На бортові системи управління космічних апаратів 80-х покладалися завдання орієнтації й стабілізації в просторі, навігація, планування робіт, контроль, діагностика, і багато інше. Розроблена для останньої радянської космічної станції «Світ» система «Салют-5» досі залишається найпотужнішої і найнадійнішою з серійних бортових ЕОМ.

И все-таки самої вражаючою за рівнем труднощі й по досягнутому результату була робота над космічним кораблем багаторазового використання «Буран». На відміну від американського човника, який з початку розроблявся як пілотований корабель, радянський «Буран» мав вміти літати в безпілотному режимі. Це ускладнювало завдання розробників системи управління. Треба було заздалегідь передбачити все режими діагностики, всі випадки ліквідації несправностей і за складних положений.

В ході розробки бортовий машини для «Бурана» знайшли кілька оригінальних рішень. Так, до системи управління пред’являлося обов’язкове вимога: за будь-яких двох відмовах на критичних ділянках вони мали продовжувати працюватимете, і забезпечити повернення корабля з орбіти. Система управління «Бурана» базувалася на чотирьох ЕОМ, працюючих одночасно по однаковим програмам. Що стосується збою однієї машини відбувалося її автоматичне відключення, а через три решти продовжували працювати. Якщо відбувався іще одна відмова, управління польотом покладалося на що залишилася дві-три машини. Але розробники передбачили ще одне «міру» підвищення надійності системи: у разі одній з двох решти машин наудачу відключалася одна ЕОМ у парі, і з ймовірністю 50% система продовжувала працювати.

Аппаратная надмірність обчислювальної системи — чотири машини замість однієї — вирішувала проблему надійності, але водночас ставила завдання ефективної синхронізації. На відміну від американців наші розробники не пішли шляхом програмної синхронізації, а знайшли рішення на апаратній рівні. Обчислювальні машини в системи управління «Бураном» або не мали автономних генераторів тактовою частоти. Натомість було зроблено окремий генератор, видає тактовые імпульси попри всі чотири ЕОМ. Щоб ув’язати це з вимогою працездатності системи за будь-яких двох відмовах, генератор було споруджено з п’ятьма каналами резервування. Тобто власне працювало п’ять винесених генераторів, об'єднаних на єдину конструкцію і зі свого системою синхронізації, яка забезпечувала функціонування при будь-яких двох відмовах.

Аппаратное розв’язання проблеми синхронізації управляючих ЕОМ дозволило спростити цю найскладніші завдання розробки їх програмного забезпечення. Однією з найважливіших питань, які було вирішити, було питання мови — якою мовою програмування вести розробку, які інструментальні кошти використовувати. Хоча, до цьому часу існував інструментарій і розробити бортового ПО ракетних комплексів, під час створення «Бурана» різко зріс масштаб і складність робіт. Треба був у стислі терміни написати програми, обсяг яких значно перевищував обсяг традиційних управляючих програм. Отже, потрібно було підвищувати продуктивності праці програміста, тобто про программированиии на ассемблері неможливо було мови.

Кроме того, масштаб проекту вимагав підключення в нього безлічі різних організацій. «Буран» робила вся країна. Безліч програмістів мали взаємодіяти між собою і з фахівцями з бортовим системам. Усе це ставило проблему мов програмування особливо гостро. У його рішенні активне участь прийняв Інститут прикладної математики їм. М. У. Келдиша, де роботами керував Михайло Романович Шура-Бура. У результаті було створено дві мови програмування — ПРОЛ-2 і розробити бортових систем і «Диполь» і розробити наземного перевірочного ПО, і навіть спеціальну мову описи об'єктів «Флокс», який забезпечував об'єднання між собою. Було розроблено мову моделювання «Лакс» та інші мовні кошти. Усе це вкупі становило комплекс, який включав у собі мови для написання вихідних кодів програм, тож інструментарій, який дозволяв вийти з вихідних текстів до відпрацьованим, перевіреним, належним чином змодельованим об'єктним кодам, що зберігається у бортовий і наземної апаратурі. Цей комплекс забезпечив ефективне співробітництво всіх розробників програмній частині системи управління «Бураном».

Список литературы

Для підготовки даної роботи було використані матеріали із сайту internet.