КОСМОС И ЭВМ

  Автоматическая межпланетная станция стремительно приближается к Марсу. Для обеспечения требуемого угла входа спускаемого аппарата в атмосферу планеты необходима последняя, припланетная, коррекция. Земля запрашивает станцию о положении ее относительно Марса и вырабатывает необходимые команды.
Станция послушно разворачивается на рекомендуемый угол и включает двигательную установку.
Такая схема дистанционного управления космическим аппаратом вполне логична и много раз проверена на практике. Однако в ситуации с Марсом она оказалась неприемлемой по целому ряду причин. Главная из них — огромные расстояния. Выбор энергетически оптимальной траектории перелета к Марсу приводит к тому, что в момент сближения станции с планетой нас разделяют сотни миллионов километров. И даже фантастическая скорость радиоволны в 300 тысяч километров в секунду оказывается беспомощной перед такими расстояниями. Время прохождения сигнала туда и обратно достигает тридцати и более минут. Ровно на столько опоздает станция с исполнением нужного маневра. А если учесть, что она несется с космической скоростью, становится очевидной неэффективность управления ее действиями с Земли.
Выход один — доверить управление полетом самому аппарату. Бортовая навигационная система, осматриваясь, определяет положение станции относительно Марса, Земли и Солнца. По этим данным вычислительная машина на борту рассчитывает угол доворота станции для выдачи корректирующего импульса, время включения и длительность работы двигателя. Все остальное — как обычно.
Итак, ЭВМ... Трудно представить прогресс космонавтики без быстродействующих электронных вычислительных машин. Да и сама она была бы невозможна без этих незаменимых помощников человека. Ни логарифмическая линейка, ни арифмометр, ни даже электронная «Искра» не в состоянии обеспечить быструю обработку огромного объема телеметрии, принимаемой с борта современного космического корабля.
Многие сотни параметров, характеризующих состояние и работу бортовых систем корабля, научная и медицинская информация должны быть зарегистрированы, обработаны, преобразованы и в удобной для восприятия форме поданы на экраны Главного зала Центра управления полетом, на мониторы специалистов. Причем все это нужно сделать в реальном масштабе времени. Иначе нельзя: корабль несется со скоростью восемь километров в секунду в губительной для всего живого среде, поэтому малейшее промедление в обработке телеметрии или траекторных измерений недопустимо.
Самые современные ЭВМ с быстродействием в миллионы операций в секунду обслуживают центры управления полетами. Ввиду особой ответственности возлагаемой на ЭВМ миссии (информация из космоса не должна быть потеряна ни на одну секунду!) они, как правило, резервируются не только холодным, но и горячим способами.
С расширением круга задач, поручаемых космическим средствам, растет и количество запускаемых в космос аппаратов различного назначения. Это пилотируемые корабли и станции, метеорологические, связные, навигационные и геодезические спутники, лунные и межпланетные автоматические станции. Каким же разветвленным должен быть наземный командно-измерительный комплекс, чтобы вести работу с не4| сколькими десятками объектов одновременно! Синхронизация! деятельности измерительных пунктов, наведение их радио-! антенн на заданную точку небесной сферы и «отслеживание» антенной летящего аппарата, прием телеметрической и научной информации, выполнение траекторных измерений, выдача управляющих команд—все это ложится на плечи автоматики и прежде всего электронных вычислительных машин.
На космических перекрестках становится все оживленнее. Вместе с этим в околоземном пространстве увеличивается число пассивных тел искусственного происхождения (последние ступени ракет-носителей, замолкшие спутники, всевозможные крышки, другие предметы, движущиеся каждый по собственной орбите со своим наклонением и периодом обращения, сроком существования на орбите). И за каждым таким предметом необходимо вести постоянное наблюдение, учет и прогнозирование траектории движения, ибо в противном случае полеты в космос станут небезопасными. Организация таких наблюдений невозможна без применения вычислительной техники.
В печати не раз сообщалось о том, что при подготовке экипажей к полету на комплексном тренажере создается обстановка, близкая к условиям реального полета, и именно такая, что находящиеся на орбите в реальном полете космонавты иногда считают, что они все еще на тренировке.
И это действительно так. Космонавты в тренажере слышат все предстартовые команды и рев двигателей стартующей ракеты, наблюдают за работой бортовых систем при старте и выходе на орбиту, за раскрытием панелей и антенн, видят пробегающую под ними Землю и перемещающееся звездное небо, ведут связь с Землей, выполняют «закрутки», стыковки и еще сотни других операций, отрабатывая штатную программу полета и нештатные ситуации, осуществляют приземление. Здесь нет только невесомости и перегрузок. Попробуйте создать такой имитатор без ЭВМ!
Миниатюризация вычислительной техники способствовала проникновению ЭВМ и на борт космических летательных аппаратов.
Известно, что первые пилотируемые корабли полностью управлялись с Земли. Со временем многие функции по управлению (чтобы не загружать экипаж «лишней» работой) стали перепоручать автоматике. Скажем, такие операции, как выполнение навигационных измерений, оценка параметров орбиты и их прогнозирование, определение момента начала сеанса связи с Землей и его длительности, времени входа аппарата в тень Земли и выхода из нее на борту «Салюта-4» успешно решала небольшая вычислительная машина. Экипажам американских космических кораблей «Аполлон» и новых советских кораблей серии «Союз Т» ЭВМ помогают при проведении маневров на орбите. Например, при стыковке аппаратов прямо на борту рассчитываются параметры относительного движения стыкующихся объектов (скорости сближения, положение линии визирования) и выдаются рекомендации по дальнейшим действиям экипажа. А на «Союзе Т» экипажи могут даже и не прикасаться к пультам — стыковку за них выполнит ЭВМ.
Важнейшим участком применения ЭВМ в космических исследованиях является наземная обработка добытой в космосе научной информации. Сортировка информации по принадлежности, оперативности, важности; сравнение полученных данных с эталонными, то есть идентификация измерений; расчет и построение удобных для практического использования карт и полей распределения параметров контролируемого явления; синтезирование фотографий поверхности Земли и планет, полученных в различных участках спектра электромагнитного излучения, и многое другое выполняют большие комплексы специализированных ЭВМ — единственное средство, которое еще может бороться с морем информации из космоса.
Будущее космонавтики неминуемо связано с более широким использованием вычислительной техники на борту летательных аппаратов. В настоящее время функции ЭВМ на борту космического корабля ограничены решением простейших навигационных задач, да и то под неусыпным контролем с Земли. Все остальные необходимые для управления полетом расчеты выполняются наземным Центром управления. Со временем соотношение загрузки наземных и бортовых вычислительных комплексов должно измениться в пользу последних. Они будут самостоятельно проводить траекторные измерения и обрабатывать их, контролировать работу служебной и научной аппаратуры корабля, осуществлять медицинское обследование экипажа, уточнять программу полета, давать рекомендации по ее выполнению. Полет будет более автономным, экипаж более самостоятельным в оперативном планировании работ на корабле, выборе объектов исследований. На связь с Землей он будет выходить не через каждые полтора часа, а только при необходимости или в специально отведенный для этого «капитанский час».
То же произойдет и с научной информацией, получаемой в космосе. Если сейчас, например, автоматический спутник «гонит» на Землю все, что попадает в поле зрения его приборов независимо от степени полезности информации, то создание специализированных вычислительных комплексов позволит выделять полезную информацию и обрабатывать ее прямо на орбите.
Скажет свое слово вычислительная техника и в дальнем космосе. Эпопея с советскими самодвижущимися лабораториями на Луне («Луноход-1» и «Луноход-2») показала, насколько сложно управление инопланетным транспортом. «Путевая» информация с Луны попадала к земному оператору с опозданием На 1,3 секунды. С такой же задержкой получает команду с Земли и лунный самоход, то есть управление ведется с запаздыванием более чем на две с половиной секунды. За это время луноход может удариться о камень, свалиться в расщелину или перевернуться, достигнув критического крена. Именно поэтому наши первые луноходы двигались как бы бросками: оценив обстановку на Луне, экипаж назначал курс и скорость дальнейшего движения и обязательно расстояние, преодолев которое, луноход немедленно останавливался.
Управлять по этой схеме марсоходом, значит больше стоять, нежели ехать. А при черепашьей скорости передвижения аппарата он мало чем будет отличаться от обычного посадочного блока. Выход тот же: марсоход несет на себе вычислительную машину, которая не только выполняет навигационные измерения, но и оценивает обстановку на трассе, выбирает режимы движения и объекты исследования, контролирует научную аппаратуру и результаты ее работы. На Землю поступают лишь самая необходимая информация, свидетельствующая о каких-либо отклонениях на борту, и научные результаты.
Таким образом, ЭВМ и не надо было, как говорят, пробивать себе дорогу в космос. Космонавтика сразу и навсегда включила их в арсенал своих средств, связала с ними свое настоящее и будущее.
Космическая профессия ЭВМ обязывает их создателей искать пути совершенствования вычислительных машин в сторону снижения их массы, повышения надежности и быстродействия. Прогресс в космонавтике неотделим от прогресса в вычислительной технике. В этом — диалектика наших дней, когда сливаются воедино дела космические и дела земные.

<< | >>
Источник: Новиков Н. Ф.. Готовность одна минута!. 1984

Еще по теме КОСМОС И ЭВМ:

  1. НАРУШЕНИЕ ПРАВИЛ ЭКСПЛУАТАЦИИ ЭВМ, СИСТЕМЫ ЭВМ ИЛИ ИХ СЕТИ (ст. 274 УК РФ).
  2. 3. Защита прав на программы для ЭВМ и базы данных Регистрация программ для ЭВМ и баз данных
  3. 2.1.2. Особенности охраны программ для ЭВМ и баз данных
  4. ЛЮДИ В КОСМОСЕ
  5. Права авторов программ для ЭВМ и баз данных
  6. Формирование глобального исследования космоса
  7. Космос и новый рубеж
  8. ПРИМЕРНЫЙ ДОГОВОР НА ПОЛУЧЕНИЕ АВТОРСКИХ ПРАВ НА СОЗДАВАЕМУЮ ПО ЗАКАЗУ ПРОГРАММУ ДЛЯ ЭВМ
  9. СОЗДАНИЕ, ИСПОЛЬЗОВАНИЕ И РАСПРОСТРАНЕНИЕ ВРЕДОНОСНЫХ ПРОГРАММ ДЛЯ ЭВМ (ст. 273 УК РФ).
  10. Космос в популярном представлении
  11. КАК ПОПАСТЬ В КОСМОС?
  12. Рост финансирования космоса в США.
  13. 4. Передача прав на программы для ЭВМ и базы данных
  14. 3.1. Подготовка первичной социологической информации к обработке на ЭВМ
  15. ВОРОТА В КОСМОС