БЦВМ «Салют-1» на Л1
БЦВМ «Салют-1» на Л1
Но опыт не пропадает. Большой квалифицированный коллектив нашей лаборатории (около 25 человек), освободившись от работ по «Вычислителю» (испытания, сопровождение работ на заводе в Уфе, программирование задач, коррекция документации и т.п.), сконцентрировал свои силы на работах, связанных с установкой и использованием микроэлектронных БЦВМ на кораблях Л1 и Л3.
На пилотируемый вариант Л1 (с корабля № 6) в комплексную электрическую схему была введена БЦВМ «Салют-1». Соответственно прибавилось работы по функциональным и электрическим стыковкам и с экспериментальной отработкой «Салюта-1» с астронавигационным прибором, системой единого времени, системой электропитания, пультом пилота.
В связи с тем что на борт установили БЦВМ, построенную на потенциальной слаботочной микросхемотехнике, остро встал вопрос с отработкой этой техники на электрическую и магнитную помехоустойчивость, так как у нас еще не был накоплен достаточный практический и экспериментальный опыт. На наших бортовых цифровых приборах, построенных на импульсной феррит-транзисторной технике, можно сказать, горя не знали. Теперь нам пришлось придумывать различные установки генерации помех, предположительно близких к реальным бортовым помехам, о чем тоже достоверных данных еще не было.
И особенно увеличился объем работ по программированию задач автономной навигации на «Салюте-1». Для БЦВМ «Вычислитель-2» уже много было сделано и по алгоритмам, и по программам. Теперь сделанные программы надо было переносить на новую БЦВМ с учетом ее ограничений и специфики. Помимо решения проблем размещения программ в малых объемах памяти, необходимо было решать задачи распределения рациональным образом функций между человеком-пилотом и машиной. Ограниченные возможности по управлению и отображению информации на пульте «Салюта-1», по сравнению с теми средствами, которые были спроектированы и частично реализованы, для взаимодействия пилота с БЦВМ «Вычислитель» (автоматическая выдача пилоту по командам БЦВМ развернутых текстовых сообщений и рекомендаций на специальном оптико-волоконном экране), создавали дополнительные трудности и космонавту, и создателям программ.
Надо отдать должное изобретательности Виктора Шарова и членам его группы программистов Юрию Багдасаряну, Валентине Шутенко, Борису Пряхину, Валерию Константинову, Игорю Скрипкину, Тамаре Казаковой, Валентине Ломакиной и другим, которые в теснейшем взаимодействии с математиками ОПМ МИ АН СССР из группы Т.М.Энеева смогли справиться с этой задачей. Была выполнена, я бы сказал, уникальная, филигранная работа по размещению сложной задачи автономной навигации в имеющиеся ресурсы БЦВМ «Салют-1».
Далее встал вопрос подготовки и тренировки экипажей пилотируемых кораблей Л1 для решения задач автономной навигации и умения работать с новой техникой. Для этой цели решили создать в ЦКБЭМ, в нашей лаборатории, стенд. Собственно, это не был специальный стенд. Было взято оборудование и приборы, включая технологическую БЦВМ, на которых проводились все стыковочные и отладочные работы по системе, и на этом комплексе приборов отводилось время для обучения и тренировки экипажей. На большее не было ни времени, ни средств.
В декабре 1966 года было подготовлено заключение о готовности к пуску первого беспилотного корабля Л1, а 4 февраля 1967 года вышло Постановление ЦК КПСС и СМ, в котором было определено, что «осуществление облета Луны пилотируемым кораблем и высадка на Луну являются работами особой государственной важности».
Срок первого пилотируемого облета Луны был определен июнем-июлем 1967 года, а высадка первого экипажа на Луну - сентябрем 1968 года. До июня 1967 года надо было запустить четыре беспилотных корабля Л1, в том числе два корабля с возвращением. Корабль № 6 оснащался как пилотируемый, на который, как уже упоминалось, устанавливалась система автономной навигации на базе БЦВМ «Салют-1».
Запуск первого корабля Л1 состоялся 10 марта 1967 года. Из бортовой аппаратуры, входящей в состав системы АН, на этом корабле стоял только наш прибор ручного ввода уставок, обеспечивающий на всех этапах подготовки корабля контроль и ручное задание режимов работы системы управления с БЦВМ «Аргон-11C».
Ходом работ по реализации задач автономной навигации для корабля Л1 постоянно интересовался Президент АН СССР, директор ОПМ МИ АН СССР академик М.В.Келдыш, утвердивший в мае 1966 года план совместных работ ЦКБЭМ и ОПМ МИ по этой проблеме. Ровно через год после выпуска этого плана М.В.Келдыш назначил совещание по рассмотрению состояния этих работ.
25 мая 1967 года в кабинет М.В.Келдыша в ОПМ МИ на Миусской площади были приглашены от ЦКБЭМ Б.В.Раушенбах, я, К.К.Чернышев. От ОПМ на совещании присутствовали Д.Е.Охоцимский, Т.М.Энеев, В.А.Егоров, М.Я.Маров (секретарь Межведомственного совета по космическим исследованиям при АН СССР, в 1958-1961 гг. сотрудник нашей лаборатории, один из разработчиков аппаратуры управления ядерными реакторами и создания счетно-решающего блока космических кораблей 1МВ).
Первое сообщение, которое сделал Т.М.Энеев, в основном охватывало математическую формулировку задачи автономной навигации для корабля Л1 и особенности решения поставленных задач на бортовой ЦВМ с ограниченными возможностями. По ходу его сообщения Д.Е.Охоцимский и Б.В.Раушенбах делали добавления и комментарии.
Следующее сообщение — о составе и характеристиках бортовой системы автономной навигации на базе БЦВМ «Салют-1», а также о состоянии с отладкой системы в целом, программировании задач и планах подготовки экипажей — сделал я.
По просьбе М.В.Келдыша были затронуты вопросы решения задач автономной навигации и для корабля Л3. Рассказали ему о проработках с НИИМП вопросов минимальной модернизации БЦВМ «Салют-1» в части увеличения в два раза программной памяти, быстродействия до — 3000 операций/сек и реализации обмена вычислителя с внешним запоминающим устройством на магнитной ленте, планируемым к установке на борт; о возможности установки на борт орбитального корабля Л3 БЦВМ «Вычислитель-2» и ведущихся с НИИМП работах по новым БЦВМ на базе тонкопленочной микроэлектроники. Техническое задание на перспективную БЦВМ, которая впоследствии получила индекс «Салют-3», уже было утверждено 3 ноября директором Центра микроэлектроники Ф.В .Лукиным и главным конструктором ЦКБЭМ В.П.Мишиным. С нашей стороны задание было подписано Б.Е.Чертоком, Б.В.Раушенбахом, В.П.Легостаевым, Г.В.Носкиным, Э.В.Гаушусом, А.А.Шустовым; со стороны Центра микроэлектроники — И.Н.Букреевым и Б.Ф.Высоцким. От ОПМ МИ АН СССР ТЗ было согласовано с В.А.Егоровым.
Более того, с начала 1967 года была оформлена финансовым договором с НИИМП разработка БЦВМ, которая уже получила на звание «Салют-2».
Всем участвующим в этом совещании было ясно, что пилотируемый корабль Л1 не успевает к 50-й годовщине Октября. Поэтому каких-то особых накачек, призывов к ускорению работ и т.п. со стороны М.В.Келдыша не было. Совещание закончилось спокойно, с пожеланием успеха и качественного завершения работ всем участникам. По вопросам, которые задавал М.В.Келдыш, было видно, что он удивлен тем, что столь сложную вычислительную задачу удается разместить в сравнительно скромной БЦВМ.
После этого совещания продолжалась напряженная работа по отладке задач, отработке системы, подготовке документации и организации тренировок экипажей в ЦКБЭМ, а также по сопровождению работ в НИИМП по изготовлению двух штатных комплектов «Салют-1».
После неудачного пуска Л1 в ноябре 1967 года программа беспилотных кораблей Л1 объективно ушла по срокам вправо, не смотря на «разгоны» руководства отрасли и страны.
10 ноября 1968 года был произведен очередной пуск беспилотного корабля. Он оказался успешным. Корабль Л1 совершил мягкую посадку на территории СССР после возвращения от Луны со второй космической скоростью. Это был серьезный успех, который всех участников лунного проекта буквально окрылил.
А 21 декабря 1968 года был осуществлен пуск космического корабля с экипажем из трех человек, который впервые совершил облет Луны с выходом на окололунную орбиту и успешно вернулся на Землю с приводнением в океане.
Только успех этот принадлежал США, и совершил этот полет корабль «Аполлон-8».
Повторять достижение Америки было не для нас — так считало политическое руководство страны. Политический смысл нашего облета Луны был потерян, а технический уже померк в глазах высоких партийных чиновников. Оставшиеся два корабля Л1 были в беспилотном варианте запущены 8 августа 1969 года и 20 октября 1970 года, совершив облет Луны, возвратились на Землю. БЦВМ «Салют-1» на них не было, поскольку, чтобы не губить дорогую технику, их специальным решением сняли с кораблей.
Но на этих кораблях исправно отработали приборы РВУ совместно с БЦВМ «Аргон-11C», которая стала первой отечественной БЦВМ, отработавшей на космических кораблях.
К середине 1969 года задача автономной навигации в варианте Л1, включая аппаратную, программную и методическую части, была полностью отработана и экспериментально проверена. Нами была выпущена «Методика работы на БЦВМ «Салют-1» при решении задач автономной навигации», согласованная с отделом В.П.Легостаева (группа Э.В.Гаушуса) и со специалистами группы Т.МЭнеева (ИПМ АН СССР).
Так был закончен этап создания автоматизированной системы автономной навигации на БЦВМ «Салют-1» для пилотируемых космических аппаратов для облета Луны и возвращения на Землю.
Формально мы еще продолжали работы по кораблю ЛЗ, в том числе и по системе автономной навигации.
16 июля 1969 года американский корабль «Аполлон-11» стартовал кЛуне, а 20 июля, выйдя на окололунную орбиту, от него отделилась лунная капсула с астронавтом Нилом Армстронгом, который затем ступил на поверхность Луны. Это событие фактически привело к окончанию нашей лунной пилотируемой программы.
Осенью 1965 года на совещании у С.П.Королева, посвященном вопросам создания системы управления пилотируемого лунного корабля, на котором я присутствовал вместе с Б.Е.Чертоком и АА.Шустовым, Королев образно призвал не «допустить того, чтобы нога не нашего человека ступила первой на Луну».
Сергей Павлович предпринимал огромные усилия, чтобы это свершилось. Вся работа ОКБ-1 была им перестроена под освоение Луны пилотируемыми кораблями. Весь положительный задел, которого с огромными усилиями достиг коллектив предприятия к этому времени в создании беспилотных межпланетных кораблей для изучения Луны, Венеры, Марса, эффективных орбитальных разведчиков, первенцев космических спутников связи, — все было роздано филиалам ради главной задачи. Тогда С.П.Королев, наверное, и не представлял, что филиалы вскоре станут самостоятельными предприятиями и не только забудут, на чьем колоссальном труде они обрели самостоятельность, но даже станут конкурентами ОКБ-1.
«Лунная гонка» завершилась. Работа продолжалась.
Космонавт Алексей Архипович Леонов в мае 2009 года по случаю своего 75-летия в беседе с корреспондентом газеты «Известия» на вопрос: «Есть что-то, что Вы хотели сделать, но не сделали?» ответил: «...Еще есть одна досада — я столько времени потратил на подготовку к полету на Луну! Если бы Королев был жив, мы бы облетели Луну на полгода раньше американцев. Ведь пять наших беспилотных кораблей слетали благополучно».
К этим словам А.А.Леонова я бы добавил только одно: С.П.Королев был смелый человек, он мог один взвалить на себя весь груз ответственности и пойти на риск, когда этого требовали обстоятельства. Но риск — это еще не залог успеха, это больше похоже на игру.
Как выше упоминалось, для корабля Л3 в начале 1967 года и НИИМП по нашему ТЗ началась разработка новой БЦВМ на микроэлектронной базе, получившая название «Салют-2». Разработка велась с использованием больших бескорпусных интегральных микросхем «2С», размещаемых в герметичных блоках. В декабре 1967 года был изготовлен первый образец вычислительного блока БЦВМ, проведены испытания, подтвердившие эффективность выбранной бескорпусной технологии.
В мае 1968 года было утверждено ТЗ на ОКР БЦВМ «Салют-2М». Со стороны НИИМП ТЗ утвердил уже директор института Г.Я.Гуськов, со стороны ЦКБЭМ — заместитель главного конструктора Б.Е.Черток.
Буква «М» в названии БЦВМ добавилась после ряда уточнений в структуре, системе команд и внешних связях «Салюта-2», которые были введены, исходя из уже полученного опыта в экспериментальной реализации задач автономной навигации и других задач на БЦВМ «Вычислитель-2» и «Салют-1».
Для корабля Л3, кроме БЦВМ «Салют-2М», в состав информационновычислительной системы (ИВ С) автономной навигации были включены следующие новые приборы:
1. Пульт космонавтов для обеспечения:
— управления и контроль средствами ИВС и отображения информации экипажу корабля;
— управления и контроля БЦВМ системы управления движением орбитального корабля (в структуре корабля Л3 это БЦВМ-1), разрабатываемой самостоятельно НИИ АП вместо БЦВМ «Аргон-11C», созданной для Л1;
— выполнения всех функций, которые на корабле Л1 выполнялись прибором РВУ;
— информационного обмена экипажа с БЦВМ «Салют-2М».
2. Внешнее запоминающее устройство ЭА-006 на магнитной ленте, разработки НИИ-885.
3. Пульт автономной навигации (ПАН) для ручного управления электропитанием средств автономной навигации нашей разработки.
4. Оптико-электронный прибор отображения кадров визуальной информации — ПВИ «Эридан» для отображения текстовых указаний и рекомендаций экипажу по управлению и методике решения задач автономной навигации, управляемый от БЦВМ.
Немного остановлюсь на истории создания ПВИ «Эридан», поскольку создание этого уникального бортового прибора того заслуживает.
Уже при создании вычислительной системы на основе БЦВМ «Вычислитель» мы почувствовали необходимость создания средства хранения и отображения текстовых данных для экипажа. Хранение таких данных в магнитных ПЗУ БЦВМ требовало больших масс и тогда это было нереально. Предполагали кое-что хранить в разрабатываемом ВЗУ, но объема тоже не хватало. Наряду с проблемой хранения стояла и проблема отображения. Приемлемых средств отображения текстовой информации экипажу не было. Мы вели НИРы с некоторыми предприятиями по люминесцентным средствам отображения, но пока получались только транспаранты ограниченной площади, которые все-таки брали на комплектацию пультов в качестве дискретных средств отображения информации. Матричные адресные люминесцентные экраны оставались на стадии макетов. Тогда у меня возникла идея — попробовать создать прибор проекционного типа. Поделился этой мыслью с А.А.Шустовым. Идею он воспринял и предложил съездить к его приятелю, одному из оставшихся в живых в ранее упомянутой мной «Пулковской мясорубке» Отечественной войны, унесшей жизни почти всего мальчишеского состава 3-го курса Ленинградского института киноинженеров. Приятель Шустова после войны сумел вернуться в кинематографию и теперь работал в какой-то лаборатории, которая, сколько я помню, относилась к киностудии «Мосфильм». Поездка эта происходила весной 1966 года. Приятель Анатолия Александровича смог только дать совет — с такой задачкой обратиться на ленинградский завод «Кинап».
Его советом не воспользовались, но попробовали создать проекционнотелевизионный вариант системы с применением черно-белого бортового видеоконтрольного устройства (ВКУ). Блок запоминания информации с проекционной системой взялся сделать главный конструктор СОКБ ЛИИ С.Г.Даревский. Испытание этого блока у нас в лаборатории с телевизионной системой показало его низкое качество, поэтому продолжили поиски других решений.
Появилась новая идея — попытать счастья на Красногорском механическом заводе (КМЗ). Дело в том, что этот завод разработал и обеспечивал поставки специальных средств фоторазведки для наших первых отечественных космических фоторазведчиков «Зенит». Созданные этим предприятием уникальные бортовые комплексы фоторазведки были тогда наилучшими в мире. Они представляли сплав конструкторского искусства в сочетании с блестящими достижениями оптиков и инженеров электриков этого и смежных предприятий.
С письмом, отражавшим основные параметры предполагаемого оптикомеханического прибора хранения и отображения данных, я приехал к главному конструктору КМЗ В.И.Креопалову. Он принял меня лично, побеседовал и пригласил на разговор одного из начальников проектного отдела Ф.Д.Шляка. Идея прибора им понравилась. После обсуждения некоторых технических сторон возможного прибора договорились, что они проработают наши данные и сообщат свое решение в ближайшее время. Действительно, вскоре мы получили за подписью В.И.Креопалова письмо с согласием взять эту работу и условиями ее выполнения. Главным условием было включение работы в ближайшее постановление правительства по космической тематике и оформление финансового договора. Условия были выполнены, и под руководством энергичных и талантливых руководителей КМЗ — начальника отдела Ф.Д.Шляка и начальника лаборатории В.М.Шахлевича работа пошла набирать обороты. Прибор получил название «Эридан». К началу 1969 года (практически через год) мы уже могли вместе с разработчиками экспериментировать с первым образцом. Приведу основные характеристики «Эридана»:
— количество кадров хранения — до 1024;
— число знаков в одном кадре — не менее 200;
— максимальное время выбора любого
кадра по команде БЦВМ — не более 0,5 с;
— отображение информации на экране
при величине внешней засветки — не менее 200 лк;
— масса прибора — 5 кг;
— мощность при выборе кадра — 50 Вт.
Действительно, прибор получился уникальным. В нем нашли отражение многие технические достижения и технологии, которыми владели КБ и завод. Например, оригинальность конструкции и оптической схемы, тщательная отработка и изготовление узлов позволили создать сложную систему проецирования выбранного на экран по команде БЦВМ кадра практически без ошибки. Техника микрофильмирования позволила разместить все кадры в виде двухкоординатной матрицы на микропленке. Площадь одного кадра — всего 1,5 кв. мм, размер экрана отображения кадра — 150 мм х 120 мм, то есть 18 000 кв.мм. Коэффициент увеличения изображения (или коэффициент сжатия) составлял 12000! В наземных приборах микрофильмирования наилучшие результаты были в 20 раз ниже.
Для повышения контрастности экран отображения был выполнен в виде тонкого оптико-волоконного шлейфа, закрытого защитным стеклом, что тоже представляло большое достижение. Узким местом в приборе был ресурс работы лампы для подсветки экрана. Разработчики придумали интересный механизм введения резервной лампы — одним движением руки члена экипажа.
Для оперативной подготовки комплекта кадров индикации на КМЗ был разработан специальный наземный комплекс, на который мы поставляли определенным образом подготовленные шаблоны кадров. Время на замену микропленки с новым набором кадров и проверкой прибора составляло несколько дней, что было существенно меньше времени перепрошивки ПЗУ БЦВМ «Салют-2М».
Разработка пульта космонавта для управления БЦВМ и ввода данных также была отдана НИИМП. Техническое задание на разработку пульта, которому дали название «Свет», было утверждено в феврале 1969 года. Разработка «Света» проводилась, как и «Салюта-2М», на элементной базе «2С», также размещаемой в герметичных блоках.
Основные характеристики БЦВМ «Салют-2М»:
— одно- и полутораадресная последовательного действия с фиксированной и плавающей запятой;
— разрядность — 16, 32 двоичных разрядов;
— ОЗУ —256 16-разрядных чисел;
— ПЗУ команд — 8192 числа с увеличением до 16 384;
— обмен данными с пультом космонавта «Свет»;
— обмен последовательным и параллельным кодом с абонентами;
— обмен данными с бортовым внешним запоминающим устройством на магнитной ленте;
— число команд (с учетом модификации) — 121;
— среднее время на отказ, час — 2500;
— резервирование:
— горячий резерв ОЗУ и ПЗУ,
— холодное перекрестное резервирование блоков вычислителя по командам с ПК;
— быстродействие простых операций — 13 тыс/с;
— масса с дублированием — 21 кг;
— электрическая мощность — 45 Вт.
Надежность ПК «Свет» обеспечивалась так же, как и БЦВМ «Салют-2М», холодным перекрестным резервированием электронных блоков с переключением их командами с ПК экипажем.
Итак, к осени 1969 года, ко времени закрытия отечественных пилотируемых лунных программ мы имели следующее.
1. Подготовленное аппаратное, программное и методическое обеспечение для реализации задач автономной навигации базе БЦВМ «Салют-1».
2. Разработанные и изготовленные первые образцы БЦВ1 «Салют-2М», ВЗУ на магнитной ленте, пульт ПАН и находящиеся в изготовлении пульт космонавта «Свет» и прибор визуально информации «Эридан».
Вопрос о том, что делать с неиспользованным заделом, стоял не только перед создателями перечисленных выше средств, но и перед всеми участниками лунных проектов Л1, Л3.
На эти проекты не только были затрачены большие материальные средства, но и вложены огромные физические, интеллектуальные и духовные силы участвующих в проектах коллективов. Неудовлетворенность от нереализованности своего труда всегда имеет далеко идущие последствия, связанные с дальнейшим нежеланием вкладывать силы в следующие проекты, появлением текучести кадров и т. п.
Руководство ЦКБЭМ и специалисты искали выходы из этого состояния. До того как перейти к повествованию о дальнейшем применении вычислительных систем на базе БЦВМ «Салют-2М», остановлюсь на еще одном направлении в создании цифровых систем управления с БЦВМ, получившем развитие на нашем предприятии.