Цифровой журнал «Компьютерра» № 76

Как сделали первые снимки тёмной стороны Луны Евгений Лебеденко, Mobi.ru

Опубликовано 05 июля 2011 года

Что бы мы делали без Голливуда? Не посмотри я на днях третью часть боевика «Трансформеры», так бы никогда и не узнал, что на обратной стороне Луны была база десептиконов. И что ее фотоснимки получены советским космическим аппаратом «Луна-4», отправленным к нашему спутнику в апреле 1960 года. Как в «Трансформерах» сообщил один из русских космонавтов, которых готовили к пилотируемому полету на Луну, снимки, полученные автоматической межпланетной станцией «Луна-4» были намного детальнее тех, первых в истории человечества снимков, которые сделала станция «Луна-3». Именно они и позволили выявить наличие на соседке Земли следы пребывания супостата, что в дальнейшем привело к свертыванию советской и американской лунных программ, и остальной завязке сюжета мирового блокбастера.

Версия этой истории, рассказанная в фильме, конечно, занимательна. Только вот станция «Луна-4А» так и не добралась до Луны — из-за недолива горючего в бак третьей ступени ее ракеты-носителя, а «Луна-4B» вообще не взлетела из-за аварии на старте. А ведь именно эти аппараты должны были продолжить успешную фотосессию темной стороны Луны, выполненную седьмого октября 1959 года станцией «Луна-3». Именно в этот день (точнее, в три часа ночи) советский космический аппарат передал серию из 29 фотографий части лунной поверхности, которая с Земли никогда не видна. За этим достижением стоял труд сотен инженеров, разработавших ракету-носитель, разгонный блок межпланетной станции, уникальную фототелевизионную аппаратуру "Енисей" и (впервые!) реализовавших управление положением космического аппарата в межпланетном пространстве — с помощью автономной системы ориентации «Чайка».

Успешная реализация идеи, заложенной в «Чайке», положила начало эре управляемых космических полетов, а также возможности сближения и стыковки космических аппаратов.

Представьте, что вы фотограф, мчащийся на полной скорости в автомобиле по покрытому льдом шоссе. Вашей камере с мощным телеобъективом предстоит сделать снимок огонька на верхушке Останкинской телебашни, находящейся от вас в ста километрах. Всё бы ничего, только вот из-за отсутствия сцепления колес с дорогой машина мчится вперед, «вальсируя» — вращаясь вокруг своей оси. Представили? Именно с такой ситуацией столкнулись разработчики автоматической межпланетоной станции «Луна-3».

Сотни фантастических фильмов накрепко вбили нам в голову тот факт, что в космосе движение корабля происходит по вполне земным законам. То есть корабль движется носом вперед, подталкиваемый с кормы реактивными струями из двигателей. А когда надо повернуть, бравый капитан отклоняет джойстик вправо или влево, и корабль послушно меняет свой курс — словно автомобиль на дороге.

Увы, всё это неправда. В отличие от земных условий в космическом пространстве нет внешней среды, в которой осуществляется движение (аналога дороги, воздуха или воды). С одной стороны, это замечательно. Ракета-носитель разгоняет корабль до нужной скорости и придает ему нужное направление движения. Не встречая никакого внешнего сопротивления, корабль будет двигаться в заданном направлении бесконечно долго (не будем сейчас обсуждать воздействие на него гравитации окружающих небесных тел). Именно эта возможность позволяет при точном прицеливании направить космический аппарат в строго заданную точку пространства. На Земле такой фокус не пройдет: ветер, морские течения или выбоины на дороге неизбежно собьют движущийся объект с курса. Зато эти враги целенаправленного движения позволяют сделать его управляемым. Мы поворачиваем руль и благодаря сцеплению колес с дорогой машина поворачивает в нужном направлении. Ту же роль играют рули судна или самолета. Мы изменяем движение, словно отталкиваясь от внешней среды.

Но в космосе нет вообще ничего, и центр масс корабля и вращение его корпуса вокруг центра масс оказываются «развязанными». При этом центр масс движется по заданной траектории, а корпус корабля в отсутствие всяких влияющих факторов может беспорядочно вращаться. Так «вальсирует» на обледеневшей трассе движущийся автомобиль, колеса которого утратили сцепление с дорогой. Именно так, кувыркаясь, и движутся к цели межпланетные станции. Никакого гордого движения новосой частью вперед.

Кувыркание движущегося комического аппарата — обычно не большая помеха выполнению экспериментов на его борту. Но только не в случае «Луны-3». Перед этой межпланетной станцией была поставлена задача сфотографировать невидимую с Земли сторону нашей небесной соседки. Для этого объектив фотоаппарата нужно жестко зафиксировать в определенном направлении. Сама же станция должна продолжать свой полет по заданной ей с Земли траектории. То есть требуется как раз то самое красивое движение из фильмов.

Перед коллективом ученых и инженеров, возглавляемым Борисом Викторовичем Раушенбахом, была поставлена задача управления ориентацией станции: получением нужного положения корпуса корабля относительно внешних ориентиров, в данном случае Луны. Благодаря их усилиям к середине пятидесятых годов прошлого столетия была разработана теория управления ориентацией космических аппаратов, в которой в четкой форме математических выражений описаны принципы управления положением корпуса аппарата в космическом пространстве, коррекции траектории его движения и гравитационных маневров, предложены инженерные решения этих непростых задач.

К 1958 году лаборатория Раушенбаха создала действующий прототип автономной системы ориентации, названный «Чайка». 5 мая 1959 года на исследовательском полигоне Тюратам (будущий Байконур) были проведены автономные испытания новой системы ориентации.

Вот как их описывает один из участников: "После этого для полной проверки «Чайки» будущий спутник поднимается краном на гибкой подвеске, раскачивается и закручивается вручную относительно трёх осей. Микродвигатели, к всеобщей радости, «фыркают», подтверждая, что при последних перепайках на борту адреса команд не перепутаны".

Что до испытания в боевых условиях, то его «Чайка» проходила на межпланетной космической станции-фотографе «Луна-3».

Как Раушенбаху и его сотрудникам удалось четко зафиксировать объетивы фотокамер мчащейся во весь опор «Луны-3» за сотни тысяч километров от Земли?

Автономная система ориентации «Чайка» имела в своем составе следующие, взаимодействующие между собой, компоненты: восемь сенсоров солнечного света — по четыре на днище станции (на рисунках обозначены "S") и вокруг объектива окна объективов фотокамер (на рисунках обозначены "В"), три гироскопических сенсора-стабилизатора (на рисунках обозначены "d"), непрерывно измеряющих угловую скорость «Луны-3» в трех плоскостях. Один серсор лунного света (на рисунках обозначен "m"), находившийся между объективами фотокамер, четыре реактивных микродвигателя (на рисунке обозначены «V1-V4»), крестообразно расположенные перпендикулярно центральной оси станции и две пары реактивных микродвигателей (на рисунке обозначены «V5» и «V6»), крестообразно расположенные по касательной к центральной оси станции.

Информацию от сенсоров получал и обрабатывал электромеханический компьютер, логика работы единственной программы которого базировалась на уравнениях управления ориентацией, разработанных коллективом Раушенбаха. Этот же компьютер управлял моментами запуска и продолжительностью работы восьми реактивных микродвигателей. В качестве топлива в них использовался сжатый азот, хранящийся в специальном баке под давлением 150 атмосфер и подающийся в сопла через редуктор под давлением четыре атмосферы. Компьютер был связан с программно-временным устройством, в котором была заложена циклограмма всего полета «Луны-3».

7 октября 1959 года — спустя трое суток после успешного старта, станция «Луна-3» оказалась в заданной точке траектории ее движения на расстоянии 65200 километров от обратной стороны Луны. Местоположение станции для съемки было выбрано не случайно. Во-первых, она размещалась так, что Луна перед ней и Солнце позади неё находились примерно на одной прямой, а вот Земля, свет которой мог помешать системе ориентации, оказывалась далеко в стороне. Во-вторых, по условиям съемки, «Луна-3» должна была захватить в объективы небольшой участок видимой с Земли поверхности нашего спутника, чтобы у ученых появилась возможность выполнить топографическую привязку местности к известны ориентирам.

Корпус станции при подлете к точке съемки вращался вокруг ее центра масс с периодом 165 секунд. Эти измерения, выполненные гироскопическими сенсорами "d", позволили задействовать все восемь микродвигателей, практически остановив (погрешность 0,15 градуса в секунду) кувыркание станции по всем трем осям. Гироскопы при этом выполняли роль балансиров, демпфирующих в отсутствии трения действие двигателей ориентации. Этот маневр занял около десяти минут.

После остановки вращения в дело вступили солнечные сенсоры на днище «Луны-3» и вокруг ее объективов. Компьютер, начал подавать управление двигателям V1-V4 таким образом, чтобы максимизировать сигналы сенсоров "S" на днище, и одновременно минимизировать сигналы сенсоров "В" возле объективов. Этот маневр, длившийся около тридцати минут, развернул станцию объективом в сторону Луны, а днищем — к Солнцу.

Нужная ориентация корпуса была получена и постоянно корректировалась с учетом траектории движения центра масс станции. Точно нацелиться на Луну объективам фотоаппаратов позволила информация от сенсора, улавливавшего лунный. Максимизируя его сигналы, компьютер скорректировал положение люка, скрывающего фотоаппаратуру «Луны-3» с погрешностью в 0,5 градуса.

Кроме того, непосредственно перед съемкой «Чайка» придала станции кратковременное вращательное движение вдоль оси съемки, чтобы солнечные лучи равномерно прогрели ее корпус, и процессы химической обработки полученных снимков прошли без проблем.

Полученные «Луной-3» снимки обратной стороны Луны были не ахти какого качества. Это и понятно — сделанные на обычную фотопленку, они проявлялись прямо на борту станции, да и аппаратура их телепередачи методом бегущего луча (того самого, что применяется в современных сканерах) только начинала свое развитие. Но все это было не важно.

Полет «Луны-3» и выполненная ею на «пятерку» фотосессия земного спутника, во второй раз после запуска «Спутника-1» произвели эффект разорвавшейся бомбы. Шутка ли — в то время, как после ряда неудачных запусков микроспутников (Хрущев за маленький вес называл их «грейпфрутами») американского проекта "Авангард", 18 сентября 1959 года США успешно запускают двадцатитрёхкилограмовый «Vanguard-3» на высоту восемь тысяч километров, русские 4 октября того же года отправляют к Луне целую фотолабораторию «Луна-3» весом 287 килограммов. И не просто запускают, а успешно делают и передают снимки лунной поверхности.

Миссия «Луны-3» подстегнула настоящую космическую гонку двух супердержав. Именно она стала причиной увеличения ассигнований на развитие космических технологий и в США и в СССР. И именно благодаря ней в США появилось агентство NASA, а теория управления ориентацией космических аппаратов вышла на новый уровень развития.

Её первопроходец, система ориентации «Чайка» легла в основу множества систем управления межпланетными и пилотируемыми космическими кораблями. В лаборатории Раушенбаха в семидесятые годы были разработаны и усовершенствованы системы ориентации станций «Марс» и «Венера», системы коррекции орбиты спутников Земли, а также системы автоматического и ручного управления и стыковки пилотируемых космических аппаратов.

На смену электромеханическому компьютеру «Чайки» пришли бортовые цифровые ЭВМ серии «Салют». А для ориентации над не освещенной Солнцем стороной Земли, была придумана система ИКВ — инфракрасной вертикали, сенсоры которой использовали инфракрасное излучение нашей планеты.

Вот что сказал о заслугах коллектива Раушенбаха в области управления ориентацией в космосе заместитель генерального директора НИИ Космического Приборостроения доктор технических наук Арнольд Селиванов: «Луна-3» — первый космический аппарат, для которого была разработана система ориентации в космическом пространстве. До этого искусственные спутники летали вокруг Земли, кувыркаясь на заданной орбите. Математические расчеты Раушенбаха позволили нацелить спутник на обратную сторону Луны. Без этой победы дальнейшее освоение космоса напоминало бы запуск воздушного змея — интересно, красиво и абсолютно бесполезно".

Исторический момент фотографирования обратной стороны Луны станцией «Луна-3» можно пережить самостоятельно и от первого лица. Достаточно скачать и установить симулятор космических полетов "Orbiter 2010", распространяющийся по свободной лицензии, и загрузить в него миссию "Луна-3".

К оглавлению

Окажется ли в плюсе Google+ Андрей Письменный

Опубликовано 08 июля 2011 года

Ещё недавно слова Google и «социальные сети», встреченные в одном предложении, вызывали улыбку. Слишком уж часто эта компания делала неловкие попытки запустить собственную соцсеть, всякий раз заканчивавшиеся провалом. О том, что на этот раз всё может сложиться по-другому, и говорить-то неловко. Однако открытие Google+ действительно может означать просвет в череде неудач.

В своё время Google приобрел сеть блогов Blogger, конкурировавшую с LiveJournal, и сервис Dodgeball, чуть было не предвосхитивший Twitter и Foursquare (если бы как раз не медлительность Google). Социальная сеть Orkut, которую Google открыл в 2004 году, стала популярной исключительно в некоторых странах третьего мира. Другие опыты Google в этой области тоже были неудачными: сервис Wave в итоге пришлось закрыть за непопулярность, а прошлогодний Buzz, представляющий собой вариацию на тему Twitter или Friendfeed, встроенную к Gmail, быстро растерял активных пользователей.

Ларри Пейдж, весной занявший кресло исполнительного директора Google, взялся за это направление с утроенной силой. Годовые бонусы к зарплате всех сотрудников теперь связаны с успехом компании в социальной области. Похоже, робкие эксперименты закончились — теперь в Google решили играть по-крупному и если уж делать социальную сеть, то такую, в которую не стыдно будет перейти из других. В ход пошли самые важные козыри — название и логотип Google, ранее ассоциировавшиеся в основном с поиском. Плюсиком в названии людям как бы дают понять: Google+ — это нечто большее, чем Google. Даже оформление сервиса не очень походит на то, что в Google делали раньше. Крупные картинки, анимированный интерфейс — ради успеха в Google пожертвовали традиционной аскетичностью.

Хотя Google+ находится в состоянии закрытого бета-тестирования, для желающих пробраться внутрь новой социальной сети не составляет труда. Отзывы первых пользователей кажутся вполне одобрительными. Google+ хвалят даже за дизайн, который никогда не считался сильной стороной Google. Возможно, сказывается влияние Эндрю Герцфилда — одного из создателей классической Mac OS, позднее работавшего в компаниях General Magic и Eazel (последняя сделала файловый менеджер Nautilus для Linux).

Чаще всего Google+ сравнивают с Facebook, и не мудрено. Хотя некоторые нюансы в реализации и заметны, основные черты Google+ явно позаимствованы у Facebook. Здесь есть страница с профилем и лента сообщений от знакомых, сюда можно загружать фотографии и отмечать на них людей, и вся разница сводится к тому, что вместо кнопки «Like» тут кнопка «+1».

Чуть больший упор сделан на так называемые круги друзей — собственно говоря, на них и строится весь сервис. Google+ с самого начала заставляет делить знакомых на группы-круги с разными названиями — к примеру, «дом», «работа», «одноклассники», «друзья» и так далее. Пост, отправленный одному кругу, в другом круге не виден. При этом один человек может оказаться сразу в нескольких кругах, и другие не знают, в какие круги их добавляют. Почти так же устроены списки друзей в Livejournal, да и в Facebook есть кое-что похожее, хотя подавляющее большинство его пользователей об этом не догадывается. В Google+ не заметить круги невозможно.

А вот у многопользовательского видеочата, встроенного в Google+, аналогов не так много. У него есть все шансы стать той функцией, за которой и потянется толпа пользователей. Важность видеочата косвенно подтверждает скорость реакции главного конкурента: не прошло и недели, как Facebook собрал журналистов и пообещал встроить Skype в свой чат.

Неужели видеочат кому-то в самом деле настолько интересен? Ещё как! Правда, пользователям особого рода: похоже, в Google лелеют планы сманить армии подростков, общающихся через сервисы вроде Chatroulette, Tinychat или Stickam. Это подтверждает необычное устройство видеочата. Он называется Hangout и работает так: пользователь нажимает кнопку, которой отправляет сообщение кругу друзей, с которым хочет пообщаться. Видя это сообщение в своих лентах, те могут присоединиться к конференции. Такая схема явно ориентирована на тех, кому просто хочется потрепаться, и зачастую — не так важно, о чём и с кем именно. Интерес Google к молодой аудитории вполне понятен — она самая активная и за ней обычно следуют все остальные. Именно с популярности у молодёжи начали свой путь и MySpace, и Facebook.

Устройство «кругов» в Google+ тоже можно толковать с точки зрения конкуренции с Facebook. Пол Адамс, бывший специалист Google по пользовательским интерфейсам, в одной из публичных презентаций ещё год назад говорил о главном недостатке современных социальных сетей. В отличие от реальной жизни, где у любого человека есть несколько непересекающихся кругов общения, в Facebook между двумя пользователями в списке друзей нет никакой разницы.

"У меня есть знакомая по имени Дебби, — рассказывал Адамс, — у которой есть друзья, с которыми она познакомилась, живя в Лос-Анджелесе. Теперь она переехала в Сан-Диего и познакомилась с новыми людьми. Ещё у неё есть семья, а кроме того она учит десятилетних детей плаванью. Какие-то из её друзей в Лос-Анджелесе работают в баре для геев и постоянно выкладывают в Facebook фотографии с бурных вечеринок. Дебби нравятся эти фотографии, и она часто их комментирует. И вдруг она понимает, что детишки, с которыми она занимается в бассейне, тоже зафрендили её на «Фейсбуке», и в результате теперь они видят все фотографии из гей-клуба. Естественно, Дебби рассержена и на себя за то, что не подумала об этом раньше, и на систему — за то, что она это допустила".

То, что Пол Адамс предложил в качестве решения проблемы, как две капли похоже на «круги» из Google+. Достаточно разделить всех онлайновых друзей на те же группы, на которые они делятся в оффлайне, и общаться с ними по отдельности, чтобы конфликты подобного рода больше не возникали.

Остаётся ещё один важный вопрос: догадается ли та самая Дебби из адамсовского примера, как правильно пользоваться «Кругами»? Когда программисты делают сервис для себя, они норовят смотреть на проблемы простых смертных немного свысока. Разработчикам, равно как и первой волне технически подкованных пользователей, не составляет труда научиться чему угодно. Мощность инструмента для таких пользователей может оправдывать его сложность. Но мир состоит вовсе не из них.

Что такое Google Wave, к примеру, широкие народные массы так и не поняли. Даже любители всего нового, поначалу восхвалявшие изобретение Google, быстро его забросили.

Ещё более показательная история — Google Buzz. Не нужно быть семи пядей во лбу, чтобы разобраться в этом сервисе. Увы, и его постигла неудача, причём того же рода. Пришедшие было поинтересоваться любители «Твиттера» и «Фейсбука» так и ушли ни с чем — серьёзных достоинств у Buzz не нашлось. Зато с неискушёнными пользователями произошла куда более интересная история.

Создателям Buzz показалось, что разумно использовать социальный граф, накопленный в Gmail, для того, чтобы помочь людям как можно быстрее восстановить связи. В Google не учли, что люди переписываются не только с друзьями. Пользователям совсем не понравилось, что их сослуживцы и деловые партнёры стали читать посты, написанные для друзей или семьи.

Получается, что предварительные оценки, сделанные с учётом опытных пользователей, никуда не годятся, стоит сервису стать действительно популярным. Когда его наводняют люди, путающие понятия «сайт», «браузер», «поиск» и «интернет», ждать можно чего угодно. Достаточно вспомнить историю, случившуюся с англоязычным сайтом ReadWriteWeb, специализирующимся на новостях про интернет. Два года назад комментарии заурядной новости про Facebook, которую он опубликовал, оказались наводнены тысячами жалобами очень озадаченных пользователей. Вскоре выяснилось, что эти люди привыкли попадать на Facebook, вводя его адрес в поисковик, а потом кликая на первую выданную ссылку. В то утро из-за изменений алгоритма Google первым результатом оказался не Facebook, а новость ReadWriteWeb. Пользователи, попавшие на сайт таким путём, не понимали, что они находятся не на Facebook и возмущались, что не могут найти свою «стену», свою «ферму» и своих друзей. Им даже в голову не приходило, что они оказались на другом сайте.

Именно с таким уровнем технической «грамотности» придётся столкнуться Google в том случае, если «Плюс» станет по-настоящему популярным. «Круги» решают часть проблем, от которых пострадал Google Buzz, но не создаёт ли он новых? Наверняка не все разберутся с тем, как положено пользоваться сервисом.

Есть и другие проблемы. Хотя в Google+ проще создать пост, который доступен лишь узкому кругу знакомых, за это приходится платить тем, что публичные записи по-настоящему публичны. В отличие от Facebook, где даже публичные записи без особого разрешения создателя могут комментировать далеко не все, в Google+ их могут комментировать абсолютно все. Это открывает дорогу разного рода хулиганам. Сегодня жертва пишет в свой Google+, ни о чём не задумываясь, а завтра в комментарии набегает пара сотен человек, пишет какую-нибудь околесицу, почтовый ящик тут же забивается оповещениями о комментариях...

Любая критика Google+ рано или поздно сводится к тому, что разработчики Google много раз доказывали, что не способны сделать работоспособную социальную сеть, а раз так, то и новая попытка, скорее всего, провалится точно так же, как проваливались прежние. Если не считать стоящего особняком Youtube, все удачные продукты Google очень практичны и ориентированы на решение конкретных задач. Социальная же сеть по своей сути не может быть практичной и ориентированной на решение задач, если только задача не заключается в пустой трате времени.

Чем же в итоге станет Google+? Всё, на самом деле, зависит от первой волны пользователей. В Facebook это были студенты колледжей, в Twitter — участники популярного у творческих личностей фестиваля SXSW. Гугловский же Orkut, как известно, оккупировала южноамериканская наркомафия, после чего оттуда разбежались последние остатки нормальных пользователей. Или ещё знакомый нам всем пример — LiveJournal, который обрёл популярность в России (и до сих пор её не растерял), потому что у нас им в своё время начали пользоваться знаменитости российского интернета. Создатель LiveJournal Бред Фицпатрик, приехав в Россию, писал, что был крайне удивлён, обнаружив, что вместо технарей его здесь окружал бомонд.

Для социальной сети тип аудитории всегда будет важнее чем технические подробности реализации интерфейса. От того, кого сейчас привлечёт Google+, напрямую зависит и то, чем он может стать — вторым «Оркутом», «Твиттером», «Фейсбуком» или, например, «Майспейсом». Причём в разных странах (а вернее — разных языковых сегментах) пользователи могут оказаться совсем разных типов. И что ждёт Google+ в России, понятно ещё меньше.

Главный потенциальный источник популярности Google+ — это поиск и почта Google. Россия же — единственная, кроме Китая, страна, где Google — не самый популярный поисковик. Да и социальных сетей у нас своих хватает — даже в Facebook перебираются довольно неохотно; дело более-менее пошло только после выхода фильма «Социальная сеть».

Так или иначе, Google+ пока что можно считать самой сильной инициативой Google в области строения соцсетей. Это, впрочем, не значит, что компании повезёт, и «Плюс» не постигнет судьба Buzz или Wave. Для Google позиция догоняющего вообще не очень привычна, и эти попытки немало напоминают усилия, прилагаемые Microsoft в области веба, поиска и гаджетов. И попытки эти пока что не увенчались никаким значительным успехом, тогда как провалов полно — взять тот же плеер Zune или поисковик Bing.

Впрочем, то же сравнение с Microsoft может привести нас к совершенно иной истории. В 1995 году в Microsoft сделали браузер Internet Explorer, который уже через пару лет заметно потеснил Netscape, до того считавшийся бесспорным лидером. Доля Netscape быстро упала ещё больше, и компания вскоре оказалась разорена. Причём Internet Explorer не был для Microsoft основным продуктом и даже не должен был приносить деньги — просто он поставлялся с Microsoft Windows и служил делу увеличения его популярности. Для Google аналогом Windows является поиск, и даже если Google+ ничего не принесёт компании, одной только его популярности хватит для уничтожения Facebook, не занимающего других рынков и не имеющего других источников доходов, кроме размещения рекламы в социальной сети и продажи овощей из Farmville.

К оглавлению