Мозг «Бурана»: Как компьютеры «Бисер-4» вошли в историю космонавтики
15 ноября 1988 года произошло событие, которое потрясло мировое научное сообщество. Советский орбитальный корабль «Буран», совершив два витка вокруг Земли, произвел посадку на аэродроме Юбилейный в автоматическом режиме. В кабине не было ни одного пилота, а управление полностью лежало на плечах бортового вычислительного комплекса, основой которого стали машины серии «Бисер-4».
Вызов для инженеров
Создание системы управления для многоразового космического корабля было задачей беспрецедентной сложности. В отличие от обычных ракет, «Буран» должен был вести себя и как космический аппарат, и как тяжелый самолет-планер. Компьютеру предстояло управлять десятками двигателей, следить за телеметрией и, самое главное, безопасно посадить многотонную махину на полосу с точностью до нескольких метров.
Разработкой этого «интеллекта» занимался Научно-исследовательский центр автоматики и приборостроения (НИЦ АП) под руководством академика Владимира Пилюгина. Именно там был создан «Бисер-4» — специализированный 16-разрядный бортовой компьютер.
Философия четырехкратной надежности
Главным требованием к системе была живучесть. В космосе нет возможности «перезагрузить» зависший компьютер или нажать кнопку сброса. Чтобы исключить любую вероятность сбоя, конструкторы применили принцип четырехкратного резервирования.
Бортовой комплекс «Бурана» состоял из четырех идентичных машин «Бисер-4», работающих синхронно. Они постоянно «советовались» друг с другом. Каждое решение — будь то поворот крыла или запуск тормозного двигателя — принималось методом голосования. Если один компьютер выдавал результат, отличный от трех других, он признавался неисправным и исключался из контура управления.
Такая архитектура позволяла системе продолжать работу даже при отказе двух компьютеров из четырех, что обеспечивало колоссальный запас прочности.
Сложнейшее программное обеспечение
Программы для «Бисер-4» писались на специально разработанных языках высокого уровня, таких как «ПРОЛ-2» и «ДИПОЛЬ». Весь объем кода составлял сотни тысяч команд — невероятная цифра для техники 80-х годов.
Инженерам удалось создать алгоритмы, которые могли реагировать на изменения погоды в реальном времени. Во время своего легендарного полета «Буран» при заходе на посадку внезапно совершил резкий маневр, который напугал наземные службы. Корабль заложил крутую петлю, чтобы погасить лишнюю энергию и встречный ветер. Это не была ошибка — «Бисер-4» проанализировал условия и выбрал наиболее оптимальную траекторию.
Техническое исполнение
Компьютеры «Бисер-4» были построены на интегральных микросхемах и имели модульную структуру. Несмотря на то, что по современным меркам их вычислительная мощность кажется скромной (частота измерялась мегагерцами), они обладали феноменальной устойчивостью к радиации, вибрациям и перепадам температур.
Интересный факт: Система была настолько автономной, что могла самостоятельно принимать решение о прерывании старта, если датчики фиксировали неполадки в двигателях ракеты-носителя «Энергия» еще до отрыва от земли.
Наследие
Проект «Энергия-Буран» был закрыт из-за нехватки финансирования и смены политической эпохи, но наработки по «Бисер-4» не пропали даром. Принципы многократного резервирования и алгоритмы автоматической посадки легли в основу современных систем управления авиацией и космическими аппаратами.
«Бисер-4» доказал, что автоматика способна справиться с задачами, которые раньше доверяли только человеку, открыв новую эру в исследовании внеземного пространства.