Первые БЦВМ космического применения и кое-что из постоянной памяти

БЦВМ УМ-2Б и «Кобра-1»

Вскоре после запуска на орбиту корабля «Восток» с Ю.А.Гагариным и корабля «Восток-2» с Г.С.Титовым перед проектным отделом была поставлена чрезвычайно сложная и интересная в прикладном плане задача — создание полуавтоматического комплекса для сборки на околоземной орбите космических аппаратов с использованием пилотируемого космического корабля типа «Восток». С.П.Королев считал это одной из важнейших за дач, стоящих в то время в области ракетной и космической техники, потому что сборка на орбите позволяет, не дожидаясь создания новых тяжелых носителей, решать на базе имеющегося носителя (Р-7) и кораблей спутников «Восток» многие задачи, требующие больших полезных масс на орбите. Исходные данные на проведение проектных и расчетных работ по сборке объектов на орбите Земли, подготовленные К.П. Феоктистовым и К.С.Шустиным, были утверждены С.П.Королевым летом 1961 года.

В ОКБ-1 под эту задачу была развернута работа под шифром «Союз», и стала создаваться кооперация для выполнения основных проблемных НИР, к которым, в частности, относили создание радиолокационной системы измерения относительного положения объектов и бортовой цифровой вычислительной машины.

ТЗ на создание бортовой радиолокационной системы сближения и обработки бортовых данных измерений было выдано проектным отделом в 1961 году в одно ленинградское предприятие, в составе которого находилось довольно самостоятельное конструкторское бюро — КБ-2, возглавляемое Ф.Г.Старосом. Причем о существовании этого КБ-2 (и о Ф.Г.Старосе) в то время в нашем ОКБ ничего не знали.

В октябре 1961 года из Ленинграда был получен солидный отчет в шести томах. Одна книга второго тома была посвящена вопросам использования цифровой управляющей машины при решении задач сближения и стыковки космических объектов, а третий том в двух книгах был целиком посвящен описанию управляющей машины УМ-2Б.

Отделу А.А.Шустова, а в нем мне как начальнику лаборатории и моему коллективу было поручено проведение анализа отчета и подготовка отзыва в части применения управляющей ЦВМ в этой задаче и конкретно по УМ-2Б.

Представленное предложение по использованию ЦВМ в рассматриваемой задаче и собственно описание УМ-2Б произвело на нас сильное впечатление.

Во-первых, потому, что это было первое знакомство с разработкой прибора (ЦВМ) для космического аппарата, предлагаемой на отечественной микроэлектронной базе по гибридной технологии с применением бескорпусных дискретных полупроводниковых элементов. Все наши и наших смежников приборные разработки до сего времени выполнялись на дискретных элементах и корпусных полупроводниках.

С этой точки зрения, практическая реализация УМ-2Б с применением микроэлектроники и бескорпусных элементов означала бы прорыв, переход к новому качеству отечественных приборов, принципиальному снижению массы и дефицитных объемов на КА, а также к снижению энергопотребления.

Во-вторых, на конкретной сложной задаче была показана эффективность применения цифровой вычислительной машины универсального типа.

Удивило нас, правда, то, что разрабатываемая на микроэлектронике БЦВМ потребляет тоже много электроэнергии (заявленная электрическая мощность составляла 160 Вт по вторичной цепи), я имею в виду то, что ранее рассматриваемая нами для применения на космическом аппарате авиационная ЦВМ «Пламя», выполненная на дискретной полупроводниковой технике, по вторичной цепи требовала электрической мощности более 1000 Вт и совершенно по этому параметру не подходила для КА.

С учетом нашего заключения и замечаний по применению вычислительной техники и ЦВМ УМ-2Б в рассмотренной задаче и замечаний других подразделений нашего предприятия по остальным томам было подготовлено и отправлено в Ленинград в конце 1961 года общее положительное заключение ОКБ-1 на представленный проект.

Моей лаборатории было поручено курирование работ по ЦВМ УМ-2Б при реализации проекта «Союз».

Вскоре после отправки заключения на проект «Блок» к нам в ОКБ-1 приехал Ф.Г. Старос.

Мы ничего не знали об этом человеке, кроме того, что сообщалось о нем в проекте как о главном конструкторе УМ-2Б. Перед его приездом с нами побеседовали, навели некоторого туману на его личность (правда, тот, кто этот туман наводил, и сам-то ничего не знал, кроме того, что он американец), предупреждали не быть особо разговорчивыми. Состоялось наше первое знакомство с этим человеком, при котором присутствовали Б.Е.Черток, К.П. Феоктистов (заместитель начальника проектного отдела по пилотируемым кораблям), А.А.Шустов и я.

Все мы вынесли от общения с этим интересным человеком очень хорошее впечатление.

Перед нами был не только руководитель и специалист своего дела, но и одержимый оптимист победы микроэлектроники в приборостроении.

Обсуждая технические вопросы по УМ-2Б, Филипп Георгиевич убеждал нас в том, что через пять лет вычислительная часть УМ-2Б будет величиной со спичечный коробок. Причем весь облик его, темные горящие глаза, правильная, почти без акцента русская речь не оставляли у собеседников сомнений в его правоте.

От таких перспектив, как говорится, захватывало дух.

Вскоре для ознакомления с работами КБ-2 на месте меня направили в Ленинград вместе с моим сотрудником Константином Чернышевым.

Лично Ф.Г.Старос показал нам все, чем в то время располагало КБ-2. Целиком, естественно, микроЦВМ не было, но были показаны отдельные узлы, технология проектирования и изготовлеения микросборок. Познакомились с заместителем Филиппа Георгиевича — Иосифом Вениаминовичем Бергом, с которым впоследствии пришлось тесно общаться. В отличие от Староса, Берг говорил с большим акцентом, и, когда они были вдвоем, в основном говорил первый.

Так мы стали работать с КБ-2 Ф.Г.Староса вначале как кураторы УМ-2Б для задачи стыковки и сборки КА.

Однако вскоре, и не совсем по причинам техническим, дальнейшие работы с ленинградским предприятием по разработке и использованию аппаратуры сближения и стыковки были прекращены. Но для нас уже была «засвечена» УМ-2Б, и мы продолжали по ней работы, но в другом применении.

А какие были предпосылки этого другого применения?

В соответствии с ранее упоминавшимся постановлением правительства от 23 июня 1960 года в ОКБ-1, наряду с работами по созданию тяжелого носителя, получившего индекс Н-1, в отделе М.К.Тихонравова под руководством Глеба Юрьевича Максимова (в его же секторе велись работы по проектам 1МВ, 2МВ) в 1961 году начались работы по проекту тяжелого космического корабля (ТМК) для пилотируемого полета на Луну и Марс. В 1962 году моя лаборатория параллельно с работами по ПВУ 2МВ была подключена и к работам по ТМК.

Мы стали участниками этого уникального проекта. То, что он опережал себя на многие десятилетия, к счастью, мы тогда не понимали.

В отделе А.А.Шустова мы взялись за проработку вопросов создания БЦВМ для этого корабля и на ее базе создания системы централизованного контроля и логического управления бортовыми системами (СЦКиУ). При разработке технических требований к БЦВМ и системе пришлось в прямом смысле окунуться в фантастические по тем временам проблемы. Например, нам было предложено проработать систему управления и контроля замкнутым биологическим комплексом на основе водоросли хлореллы, которую планировали поместить на космический корабль в качестве генератора пищи для космонавтов. Ученые уже давно знали об удивительных свойствах хлореллы Они заметили ее весьма ценный химический состав. Высоким содержанием белков может похвастать далеко не каждый вид растения, у хлореллы же они составляют почти половину ее веса. Не менее ценна и вторая половина содержимого хлореллы; это жиры и углеводы, да еще почти полный комплект всевозможных витаминов: A, Bi В₂, В₆, Bi₂, С и других. Проведенными опытами была также доказана способность хлореллы в зависимости от режима питания менять свой состав: к примеру, при необходимости накапливать больше белков или жиров. Короче говоря, предполагалось, что это тот продукт, который может обеспечить питанием космонавтов в длительном путешествии к Марсу, Венере, Луне.

Таким комплексом занимались в Институте физиологии растений им.К.А.Тимирязева АН СССР в Москве. Встретились мы с ботаниками, посмотрели на эту чудо-водоросль, попробовали ее на вкус, в общих чертах обсудили с ботаниками проблему управления этим организмом.

Хлорелла, как оказалось, реагирует и на колебания температуры воды, и на изменение освещенности, сильно снижая свою производительность как при похолоданиях, так и при уменьшении освещенности. Влияет на ее рост и режим питания, состав воды и различных примесей. А как влияют на нее различные факторы космического полета — это только одному Богу известно.

Можно представить, какие проблемы нужно было решать при управлении этим живым объектом на космическом корабле.

С биологическими объектами обращаться и в земных условиях непросто, а что уж говорить об условиях их работы в неведомом космосе?

Проникшись глубоким уважением и к водоросли, и к ботаникам, стали прорабатывать вопросы управления ее ростом и работой на космическом корабле. За проработку алгоритмов управления с увлечением взялись Радий Казаринов, Петр Масенко и пришедший к нам молодой специалист из МЭИ Виктор Шаров.

Проектанты поставили перед нами еще одну необычную задачу — контролировать состояние человека на космическом аппарате, находящегося в состоянии гипотермии. Контролировать параметры жизнедеятельности человека — задача технически для системы контроля того времени вполне реализуемая. Но «заморозить» космонавта для длительного космического путешествия в конце 60-х годов XX века — это была задача из области фантастики.

У человека в состоянии гипотермии сильно понижается обмен веществ. Организму требуется меньше энергии, а следовательно, и меньше пищи. Когда температура тела понижается, все функции человеческого организма замедляются. Уменьшается число сердечных сокращений, а также частота дыхания, поскольку тканям тела требуется меньше кислорода. При температуре тела 30°С обменные процессы замедляются на 50%, при 25°С скорость обмена веществ падает до 25 %. Можно представить себе, какие это даст преимущества, если учесть, что для 250дневного путешествия на Марс каждому члену экипажа космического корабля потребуется около 1200 кг пищи, кислорода, воды и средств удаления углекислого газа.

С другой стороны, гипотермия связана с определенным риском для организма человека, а ее создание и поддержание в условиях космического полета было бы очень сложной технической задачей.

Но молодость и энтузиазм проектантов, участвующих в реализации проекта ТМК, не останавливали их, и нас в том числе, в работе даже над фантастическими задачами.

Остались в памяти наши встречи с медиками — представителями Военномедицинской академии им.Кирова из Ленинграда, которые по просьбе проектантов ОКБ-1 прорабатывали задачу возможности погружения человека в состояние гипотермии во время космического полета. К сожалению, не остались в памяти фамилии этих энтузиастов, только помню, что этой работой руководил военный медик в чине капитана 2-го ранга.

С 1959 по 1961 год в процессе проработки вопросов использования БЦВМ на космических аппаратах в системах логического управления и централизованного контроля стало очевидным, что применение универсальной БЦВМ на борту КА невозможно ограничить реализацией только одной задачи (вернее, рассмотрение одной задачи, конечно, возможно, но все равно это рассмотрение будет затрагивать многие смежные системы), поскольку это требует нового, системного подхода к проектированию не только всего бортового комплекса управления, но, например, пересмотра концепции контроля работы бортовых систем, организации сбора, обработки и распределения данных с систем, изменения принципов и построения средств взаимодействия экипажа с системами корабля, изменения связей с радиотехническими системами управления, изменения подхода и методов испытания в целом как при подготовке на Земле, так и в полете, не говоря уже о необходимости разработки единого общего и прикладного программного обеспечения. То есть по-хорошему это больше революционный процесс, чем эволюционный.

С таких позиций мы стали продолжать наши работы с КБ-2 и во II квартале 1962 года выдали туда предварительное ТЗ на БЦВМ для СЦКиУ КА, ориентированных на ТМК и КА по теме «Союз».

По теме «Союз» в июне 1962 года был выпущен план разработки эскизного проекта, по которому предусматривался выпуск тома и по БЦВМ.

Надо сказать, что к этому времени мы уже испытали горечь неудач при запусках первых межпланетных автоматических кораблей к Марсу и Венере 1М и 1В.

Результаты двух пусков в октябре 1960 года и двух пусков в феврале 1961 года: три аварийных по причине отказа III и IV ступеней ракеты носителя; один относительно успешный, корабль ушел по заданной траектории к Венере, но через 10 дней полета перестали приниматься и квитироваться команды, подаваемые с Земли на бортовые радиоприемные устройства, и корабль был потерян.

С 25 августа по 4 ноября 1962 года было произведено шесть пусков кораблей 2МВ: три на Венеру и три на Марс в посадочном и пролетном вариантах. И только один пуск — пролетный 2МВ-4 в сторону Марса был относительно успешным. Корабль проработал 140 суток. Надо сказать, что при подготовке на ТК всех десяти кораблей и в процессе функционирования двух, вышедших на заданные орбиты, аврально разработанные в моей лаборатории в тесном и плодотворном содружестве с лабораторией Анатолия Пациоры СРБ практически не имели замечаний. Однако результаты проектирования, разработки, изготовления и пусков десяти межпланетных космических автоматов отрезвили молодые горячие головы в стремлении создать в ближайшие годы пилотируемый тяжелый межпланетный корабль длительного функционирования. Отрицательные результаты в технике всегда дают пищу для ума.

После выпуска технических предложений практически работа по ТМК была свернута и вскоре переориентирована на лунную программу.

Для рассмотрения задач использования БЦВМ типа УМ-2 на КА мы подключили смежные организации, причем вначале это были в основном военные (ЛВИКА им. Можайского, ВИА им. Ф.Э.Дзержинского, ЦНИИ-30), потому что тогда среди них находились наиболее квалифицированные кадры, занимающиеся вопросами применения БЦВМ на борту ракет и КА, хотя в основном занимались анализом и моделированием задач. Работа этих организаций помогла нам уточнить требования к БЦВМ в последующей работе.

К сожалению, в конце 1962 года при более детальном и близком ознакомлении со схемотехническим и конструктивным обликом будущей БЦВМ, разрабатываемой в КБ-2, мы убедились, что не получим в ближайшие два-три года БЦВМ, пригодную для установки на создаваемые в эти сроки пилотируемые космические аппараты.

ЦВМ УМ-2Б или ее модификация не проходили на проектируемый КА по массовым и энергетическим характеристикам. Кроме того, из-за высокого тепловыделения УМ-2Б необходимо было повышать производительность системы обеспечения теплового режима (СОТР) КА, что опять же привело бы к дополнительному увеличению массы корабля.

Продолжать же разработку и изготовление БЦВМ в КБ-2 для использования в ОКБ-1 в экспериментальных целях было слишком дорого, тем более что и для экспериментального стенда все равно надо было создавать жидкостную систему охлаждения для отвода около 350-400 Вт тепловой мощности.

В связи с этим руководству ОКБ-1 А.А.Шустовым и мною было внесено предложение о разработке макета бортовой ЦВМ и различных устройств связи с объектом и смежными системами на обычной дискретной полупроводниковой технике для проведения экспериментальных работ по СЦКиУ КА. Создание макета БЦВМ предлагалось реализовать на базе ЦВМ «Сатурн», разработанной в 1962 году ЦНИИ-30 для макетирования и отработки задач автоматизированного врачебного контроля состояния экипажа на борту пилотируемого космического корабля.

Это предложение базировалось на том, что опыт разработки ЦВМ универсальной структуры с прогрессивным тогда микропрограммным управлением, полученный в ЦНИИ-30, наш опыт разработки, конструирования и испытания бортовой аппаратуры понимание необходимых минимальных требований для БЦВМ, КА, а также полученный уже опыт работы с КБ Ф.Г.Староса, давали уверенность в создании в кратчайшие сроки первоначально макета ЦВМ в бортовом исполнении на обычной дискретной технике при минимальных затратах, а затем и создание летного образца с удовлетворительными характеристиками по массе и потребляемой электрической энергии.

В ноябре 1962 года заместитель главного конструктора Б.Е.Черток собрал совещание по вопросу организации в ОКБ-1 работ по БЦВМ, на которое были приглашены сотрудники проектного отдела (отдел Тихонравова), отдела бортового комплекса управления (отдел Карпова), отдела бортовых цифровых приборов (отдел Шустова), а также расчетного отдела и наземных ЦВМ (отдел Лаврова), в котором к тому времени также стали прорабатываться вопросы применения БЦВМ на КА. На этом совещании было принято решение о разделении работ между отделами A.А.Шустова и С.С.Лаврова.

Отделу Лаврова, который в целом представлял собой теоретический отдел с парком универсальных и аналоговых ЦВМ, было поручено продолжать работу с КБ-2 Ф.Г.Староса, разработку и выдачу в эту организацию ТЗ на перспективную БЦВМ космического применения.

Конкретно эту работу возложили на лабораторию И.И.Перцовского, проводившую на предприятии моделирование динамических процессов по заданиям отделов и имеющую в своем составе специалистов по АВМ, ЦВМ и программированию (Борис Пряхин, Василий Волошин, Валентин Овчаренко, Тамара Казакова Надежда Масилевич, Валентина Шутенко, Валерий Константинов, Юрий Стишёв, Анатолий Гелюх, Валентина Ломакина, Игорь Скрипкин).

За отделом А.А.Шустова (моей лабораторией) были закреплены работы по разработке макета БЦВМ совместно с ЦНИИ-30, экспериментальной отработке идеологии бортовых систем управления и контроля, построенных на базе использования ЦВМ, а также по разработке всего комплекса средств взаимодействия БЦВМ с системами КА.

Этим решением, с одной стороны, был подведен итог первого этапа работы нашего предприятия с КБ-2, а с другой стороны, был узаконен параллелизм в работах по БЦВМ. Особой крамолы тогда в этом не было, даже наоборот — это выглядело как усиление и расширение фронта работ по применению БЦВМ. Только был в этом один штрих: отдел Лаврова подчинялся первому заместителю главного конструктора B.П.Мишину, а отдел Шустова — заместителю главного конструктора Б.Е.Чертоку.

Далее дело становления БЦВМ для космических аппаратов в ОКБ-1 развивалось двумя путями.

В отделе А.А.Шустова была разработана и принята за основу концепция системы централизованного контроля, обработки и управления системами пилотируемого космического аппарата с БЦВМ, получившей у нас название «Кобра-1». Такое же название получила разработанная и изготовленная в бортовом исполнении в кратчайшие сроки (около 7 месяцев) ЦВМ (в ЦНИИ-30 работа над этой ЦВМ шла по теме «Спутник») и необходимая контрольно-испытательная аппаратура (КИА).

Конечно, надо отметить те основные предпосылки, которые способствовали нам в этой работе. К ним я бы отнес следующее:

— структура макета БЦВМ «Кобра-1» являлась развитие структуры уже работающего макета ЦВМ «Сатурн» в ЦНИИ-30;

— система основных логических резистивно-транзисторных элементов малой мощности была уже отработана на ЦВМ «Сатурн» и не требовала дополнительных проверок и испытаний;

— конструкция ЦВМ была целиком разработана в конструкторском секторе отдела и основные узлы ее выполнены с применением отработанных конструктивных решений, разработанных в отделе при создании ПВУ КА 2МВ для исследования Марса и Венеры;

— изготовление блоков, монтаж и общая сборка макета велись также в отделе в экспериментальной лаборатории;

— изготовление типовых плат из пенополиуретана, освоенное для ПВУ 2МВ и теперь примененное в «Кобре-1», выполнялось на опытном заводе ОКБ-1;

— КИА «Кобры-1» разрабатывалась и изготавливалась так же, в основном, в лаборатории М.А.Баканова по эскизам;

— разработка и настройка ЦВМ и КИА велись под руководством квалифицированных специалистов ЦНИИ-30: начальника отдела полковника В.И.Кибкало и подполковника А.М.Игнатова с участием наших молодых инженеров лаборатории Радия и Гелия Казариновых, Евгения Васенкова, Николая Рукавишникова, Михаила Власюка, Петра Масенко, Виктора Шарова, Константина Чернышева, Владимира Казначеева, Маргариты Борисовой, Николая Вольнова, Николая Муравьева и других сотрудников, уже получивших опыт разработки бортовых приборов, в том числе и цифровых для КА 1МВ и 2МВ.

Большую помощь в программировании ЦВМ, в частности в разработке тестовых программ оказал лично зам. начальника ЦНИИ-30 (вскоре начальник) генерал-лейтенант З.А.Иоффе.

И, наверное, главной составляющей успеха было то, что участники этой интересной и нужной работы были полны огромным энтузиазмом и азартом первопроходцев, отдавали все силы и знания, работали, не считаясь со временем и подчас своим здоровьем.

Необходимость создания в ближайшие годы БЦВМ для космических аппаратов диктовалась объективными требованиями получения от бортовых систем и КА в целом новых качеств, без которых уже либо невозможно, либо возможно, но со значительно большими затратами решать поставленные задачи с одновременным улучшением массовых и энергетических характеристик.

Объективно толкал на применение БЦВМ и фактор времени — необходимо было так делать бортовое оборудование, чтобы при изменении задач КА основной состав бортовых приборов управления претерпевал бы минимальные доработки. Такую гибкость могло дать прикладное программное обеспечение БЦВМ, или «мягкое оборудование» (англ. software).

И еще один важный фактор. Нам было известно, что для американских пилотируемых КК «Джемини», на которые возлагались задачи отработки маневрирования и стыковки на орбите с другими КА, управляемого спуска с орбиты, обработки измерений с бортовых навигационных и других приборов разрабатывается БЦВМ.

Вообще разработка БЦВМ для ракет и космической техники в США тогда шла широким фронтом, причем уже на базе микроэлектронной техники. В 1961 году БЦВМ универсального типа в США еще не было, но фирмы Burroughs Corp, General Motors, IBM, North American Aviation разрабатывали и планировали испытания экспериментальных образцов БЦВМ в 1962 году. Для КА «Джемини» была выбрана БЦВМ фирмы IBM с применением твердых и гибридных микросхем и магнитного ОЗУ. Опытный образец этой БЦВМ появился не в 1962 году, а годом позже и имел следующие характеристики:

разрядность — 25 двоичных разрядов; быстродействие — 7000 простых опер./сек;

ОЗУ — 1500 чисел;

ПЗУ команд — 8000 слов;

ПЗУ констант — 4000 констант; масса 26 кг;

мощность — 95 Вт.

Надо сказать, что БЦВМ УМ-2Б, которую предлагало КБ-1 Ф.Г.Староса для решения практически тех же задач, что возлагались и на «Джемини», по вычислительным возможностям была близка к БЦВМ IBM, но существенно проигрывала по массе и мощности.

Можно предположить, что если бы не произошел отказ от разработчика радиолокационного комплекса, куда входило КБ-2 своей БЦВМ, ее можно было бы в процессе работы минимизировать по эксплуатационным параметрам, поскольку слишком важна была задача и этим надо было заниматься. Но, как не раз бывало в прежние годы, личные амбиции высоких руководителей брали верх над технической целесообразностью. В результате в отечественных КА реализация задач «маневрирования и стыковки» до конца 70-х годов решалась на аналоговых приборах, тоже, надо сказать, очень «умных».

И все-таки нам, «пионерам космической техники», отставать от американцев в части БЦВМ очень не хотелось, и мы сделали свой макетный образец БЦВМ «Кобра-1» со следующими характеристиками:

разрядность — 18 двоичных разрядов;

быстродействие — 20 000 простых опер ./сек (с задающим

кварцевым генератором);

ОЗУ (магнитное) — 256 чисел;

ПЗУ команд — 2048 слов;

ПЗУ констант — 512 констант;

масса — 21 кг;

средняя мощность — 20 Вт.

В макете стоял кварцевый задающий генератор частоты, который нам поставил ленинградский завод им.Козицкого; с ним у нас уже ранее были налажены связи в части поставок кварцевых генераторов для ПВУ кораблей 2МВ, ЗМВ и 4МВ.

Учитывая то, что макет был собран на дискретной технике, характеристики этой ЦВМ были впечатляющими. Одновременно с макетом БЦВМ были разработаны макеты различных устройств связи:

- с пилотом — пульт ввода и вывода цифровых данных;

- сбора и преобразования аналоговых и дискретных данных от систем КА для ввода в ЦВМ;

- обмена данными с программной радиолинией;

- выдачи данных в систему телеметрии;

- обмена данными с наземной испытательной станцией (в отделе в это же время разрабатывалась наземная АИС КА).

На базе ЦВМ «Кобра-1» и устройств связи был собран макет системы централизованного контроля, обработки данных и управления — «Кобра».

Совместно с привлеченной кооперацией, в основном из институтов Министерства обороны (ЦНИИ-30, ЛВИКА им.Можайского, ГНИИ космической медицины ВВС, ЦНИИ-88 МОМ, Институт медико-биологических проблем АМН, ВИА им. Дзержинского, ЛИАП, Ростовское ВИУ РВ и некоторых других) на «Кобре-1» были запрограммированы и отлажены задачи, включающие:

- автоматизированный контроль и испытание бортовых систем в полете и при подготовке КА на Земле;

- автоматизированный врачебный контроль экипажа;

- программно-временное управление систем КА;

- прием и выдача данных на пульт пилота;

- выдача данных на телеметрию.

По нашему ТЗ группа сотрудников ЛВИКА им.Можайского провела моделирование работы системы «Кобра» на ЦВМ М-20, результаты которого были использованы в дальнейшей работе.

В этот период времени с нами плодотворно сотрудничали видные военные специалисты, занимавшиеся теорией и практикой создания отечественной вычислительной техники и дискретных систем управления, Е.А.Дроздов, А.М.Половко, И.В.Панфилов, А.П.Пятибратов, Г.С.Поспелов.

С участием ЦНИИ-30 была разработана управляющая программа ЦВМ «Кобра-1» (понятия операционной системы у нас еще не было). Силами сотрудников лаборатории (К.Чернышев В.Шаров, Е.Васенков, В.Казначеев, Н.Муравьев и др.) был разработан алгоритмический язык программирования «Кобра-1», хотя программирование задач первого этапа в основном проводилось в машинных кодах.

Испытания ЦВМ «Кобра-1» прошли в целом гладко и подтвердили все ее проектные характеристики. Летом 1963 года ЦВМ полностью функционировала, работы по созданию устройств связи продолжались.

Под руководством генерала З.А.Иоффе Виктором Шаровым в ПЗУ «Кобры-1» была прошита музыкальная тестовая программа с мелодией песни «Четырнадцать минут до старта».

Песня эта была любимой в нашей лаборатории. Она непосредственно связана с работой коллектива, потому что, как упоминалось выше, примерно половина лаборатории в период разработки «Кобры-1» вела разработку, изготовление и испытания на московском заводе «Пластик» (наше смежное предприятие по изготовлению бортовых приборов), на КИСе ОКБ-1 и на космодроме приборов программно-временного управления для КА 2МВ для исследования Марса и Венеры. Среди этих приборов были и такие, которые должны были работать на спускаемых аппаратах на поверхности планет. Поэтому слова из припева этой песни «на пыльных тропинках далеких планет останутся наши следы» отражали и надежды, и творческий подъем, и патриотизм молодого коллектива. Причем работа по ПВУ была первоочередной, и если было надо, то практически вся лаборатория бросалась на ПВУ — кто на завод «Пластик», кто на КИС, кто на Байконур.

По предложению Б.Е.Чертока первые результаты работы по созданию макета бортовой ЦВМ было решено заслушать на ученом совете ОКБ-1 под председательством В.П.Мишина в начале июля 1963 года. Мой доклад на совете сопровождался демонстрацией работы ЦВМ — запуском упомянутой тестовой мелодии «Четырнадцать минут до старта».

Приведу цитату из заметки по этому поводу одного из участников Совета в газете предприятия «За новую технику»:

Созданная по инициативе Б.Е.Чертока первая бортовая ЦВМ «Вычислитель» была собрана в ОКБ-1 в 1960 году и весила 50 кг.

Она была эквивалентна стационарной машине «БЭСМ», занимавшей целый зал. Для демонстрации машины ее поставили в зале на столе, устланном суконной скатертью. Пришли ведущие специалисты Б.В.Раушенбах, В.П.Легостаев и другие. Вставили программу, и машина заиграла веселый марш!

Недоверчивый М.В .Мельников подошел поближе, задрал скатерть, чтобы посмотреть, кто это так хорошо играет под столом.

Можно простить ошибку автору заметки по поводу «веселого марша» и названия ЦВМ — она им была написана в феврале 1992 года, т.е. спустя почти 30 лет после описанного события, видимо по памяти, но оставила у автора впечатление на всю жизнь.

Участвуя в разработке ЦВМ «Кобра-1», ЦНИИ-30 преследовало и свои интересы, которые заключались в том, что на основе «Кобры-1» военные хотели предложить разработку бортовой ЦВМ для создающихся самолетов, поскольку единственная тогда БЦВМ «Пламя», разработанная для применения в авиации, по их мнению, не могла рассматриваться как перспективная. Поэтому вскоре после нашего ученого совета руководство ЦНИИ-30 предложило совместно выступить с сообщением на совещании у заместителя Главкома ВВС МО А.Н.Пономарева с демонстрацией работы ЦВМ.

«Кобра-1» была очень мобильна, ее погрузили вместе с аккумулятором в «Волгу» и... опять же разместили на столе перед почтенной военной и гражданской публикой. Полковник Владимир Иванович Кибкало (начальник отдела ЦНИИ-30) выступил с докладом, затем я и мои коллеги продемонстрировали работу ЦВМ. Она, естественно, под восторг слушателей проиграла заложенную мелодию. Мы ответили на вопросы, а затем начались выступления.

Как и можно было ожидать, мнения выступавших были разные. Военные считали, что ЦВМ можно принять как базовую, впредь до создания новых и «закрыть пустоту в девяти авиационных комплексах», в том числе для самолетов Ту-4 и Ту-144. Некоторые представители промышленности считали, что вывод о принятии «Кобры-1» как базовой является преждевременным. И те и другие сходились в том, что для того, чтобы делать эту ЦВМ базовой для авиации, у нее должен быть главный конструктор - тот, кто доведет ее до авиационных требований, в том числе для работы в температурном диапазоне ±60°С. В этом они были правы, потому что требования к эксплуатации космической и авиационной техники существенно различаются.

В решении совещания был записан пункт о подготовке предложения в Госкомавиапром (П.В.Дементьеву) и Госкомрадиопром (В.Д.Калмыкову) для поддержки работ по ЦВМ «Кобра» в интересах авиации.

Кроме демонстрации работы «Кобры-1», в это время приходилось также принимать многочисленных посетителей, которые просили на нее документацию.

На предприятии Н.А.Пилюгина прорабатывались вопросы создания систем управления ракет на базе применения бортовых ЦВМ, но реальных проработок и макетов ЦВМ не было. Когда представители этого предприятия (И.Ц.Гальперин, В.А.Немкевич, М.А.Качаров) познакомились с макетом нашей БЦВМ, то загорелись идеей создать свой прототип. Мы им направили основную документацию на «Кобру-1», и вскоре они изготовили и демонстрировали на своей выставке 4-разрядный макет ЦВМ, на элементах и по структуре аналогичный нашей ЦВМ.

На такой же основе установились у нас отношения с киевским филиалом — филиалом КБ О.К.Антонова, который занимался автоматизацией подготовки и предполетной проверки оборудования самолетов типа Ан. После телефонного разговора генерального конструктора О.К.Антонова с С.П.Королевым к нам приехал директор этого филиала Игорь Александрович Ястребов со своими специалистами.

Мы показали им все наши текущие результаты по «Кобре» и поделились своими замыслами на ближайшую перспективу. И.А.Ястребов и коллектив его ведущих специалистов были большими энтузиастами внедрения цифровой техники в процесс испытания самолетов генерального конструктора О.К.Антонова.

По творческому настрою и духу коллектив И.А.Ястребова оказался очень близок нам, поэтому мы открыто шли с ними на сотрудничество. Надо сказать, что благодаря И.А.Ястребову, состоялось наше знакомство с выдающимся отечественным ученым, инженером и изобретателем Павлом Кондратьевичем Ощепковым — создателем первого в мире прибора обнаружения самолетов на больших расстояниях с использованием отраженных электромагнитных импульсов.

П.К.Ощепков был идейным и непосредственным создателем опытной отечественной приемо-передающей аппаратуры обнаружения далеко летящего самолета, испытания которой успешно прошли в Ленинграде в феврале 1934 года.

От этой даты можно вести отсчет изобретения радиолокации в мире. И родиной изобретения была Россия. Английское слово «радиолокация» (radio-location) появилось у нас только в 1942 году, когда для Красной армии стали закупать в Англии радиолокационные станции. Но еще в 1934 году в СССР по указанию заместителя наркома обороны маршала М.Н.Тухачевского и при поддержке секретаря Ленинградского обкома партии С.М.Кирова на ряде ленинградских заводов началось производство аппаратуры радиообнаружения самолетов.

В 1937 году на вооружении Красной армии появились первые отечественные станции «РУС-2» (радиоулавливатель самолетов). В том же 1937 году Ощепкова арестовали и осудили по «делу Тухачевского». Однако благодаря письму И.В.Сталину, подписанному академиком А.Ф.Иоффе, Г.К.Жуковым, К.Е.Ворошиловым и В.М.Молотовым, удалось вытащить Ощепкова из лагеря и дать возможность работать в «шарашке» (институте за колючей проволокой) до освобождения в 1947 году. Пока Ощепков находился в лагере, коллектив разработчиков «РУС-2» получил Сталинскую премию. Естественно, среди лауреатов П.К.Ощепкова не было.

Павел Кондратьевич Ощепков в своей автобиографической книге «Жизнь и мечта» так описывает то время: «Оглядываясь в прошлое, мы с чувством огромного удовлетворения можем теперь сказать себе, что мы, советские люди, к идее радиолокации шли своей дорогой, мы ни на кого не оглядывались и никого не догоняли. Необходимые в этом направлении работы были начаты нами самостоятельно, и первые результаты по ним были получены на несколько лет раньше, чем за рубежом».

И вот в 1963 году И.А.Ястребов повез меня к П.К.Ощепкову, который в то время работал в Институте металлургии АН СССР, где директор института академик И.П.Бардин предоставил ему возможность развивать новое научно-техническое направление — интроскопию, или внутривидение. Там мы и увидели в действии изобретения этого выдающегося ученого-изобретателя. Например, через специальный прибор наблюдали различные предметы, размещенные в непрозрачных средах или за непрозрачными перегородками. Впечатление было ошеломляющим. Мы созерцали своими глазами настоящее чудо.

Тогда же И.А.Ястребов, по предварительной договоренности O.K.Антонова с П.К.Ощепковым, попросил Павла Кондратьевича разработать надежный бортовой коммутатор милливольтовых сигналов для системы сбора данных с систем самолета и ввода их в БЦВМ. Так как системой сбора и преобразования данных ввода их в космическую БЦВМ мы тоже занимались, то этот вопрос интересовал и нас.

Павел Кондратьевич внимательно выслушал Игоря Александровича, задал довольно много уточняющих вопросов и пообещал подумать над этой задачей.

Через три месяца, когда И.А.Ястребов снова приехал на наше предприятие, он показал нам изготовленный в лаборатории П.К.Ощепкова малогабаритный многоканальный коммутатор электрических сигналов, где коммутирующим элементом были микрокапли ртути.

11 апреля 1963 года, когда я встретился с П.К.Ощепковым, он подарил мне книгу «О малоизвестной гипотезе Циолковского», автором которой был дважды лауреат Сталинской премии, Герой Социалистического Труда (присвоено посмертно) И.И.Гвай (один из создателей реактивного снаряда «Катюша»), П.К.Ощепков написал предисловие к этой книге и был ее редактором. А малоизвестная гипотеза К.Э.Циолковского состояла в том, что он предполагал «...о возможности концентрации и использования энергии, рассеянной в природе», в том числе концентрации окружающей нас тепловой энергии и превращении ее в электрическую.

В 80-е годы прошлого столетия П.К.Ощепков стал активным исследователем альтернативных источников энергии и первым создателем устройства, в котором «даровая» энергия окружающего пространства превращалась в электрическую энергию. В доказательствах научной природы этого чуда он прожил свои последние годы.

Павел Кондратьевич умер в 1992 году. На его надгробной плите высечено: «Отцу радиолокации, интроскопии, энергоинверсии. ОИ ЭНИН».

ОИ ЭНИН — это Общественный институт энергетической инверсии, созданный П.К.Ощепковым и академиком O.K.Антоновым в 1967 году. С 1992 года этот институт носит имя академика П.К.Ощепкова.

С учетом положительных результатов разработки и лабораторных испытаний ЦВМ «Кобра-1» совместно с ЦНИИ-30 было принято решение о разработке модернизированного варианта ЦВМ, которую сначала назвали «Кобра-2», а потом присвоили ей имя «Вычислитель». К созданию этой ЦВМ с целью запуска ее в серийное производство проявил большой интерес директор завода № 123 СреднеВолжского совнархоза из Уфы Николай Григорьевич Ковалев. Прежде завод входил в Госкомавиапром. Перейдя в совнархоз, завод уже без давления Госкомавиапрома сам мог формировать свою программу. Тогда у ОКБ-1 и установились с этим заводом деловые отношения. На нем разместили изготовление ряда бортовых приборов по документации ОКБ-1, в том числе программно-вычислительные устройства «Ритм» для разведывательных КА «Зенит» разработки ОКБ-1.

Познакомившись с ЦВМ «Кобра-1», Н.Г.Ковалев предложил для активного участия в работе по созданию документации на модернизированную ЦВМ командировать к нам большую бригаду от завода, состоящую из разработчиков электронных приборов, конструкторов и технологов. План-график проведения совместных работ ОКБ-1 и завода № 123 по изготовлению первого опытного образца «Вычислитель» Э1488-21 был подписан Б.Е.Чертоком и Н.Г.Ковалевым 23 июля 1963 года. Он включал много позиций, но для представления темпов работы приведу только основные:

— разработка и выпуск функциональных схем — 1.08.63;

— разработка принципиальных схем плат — 1.09.63;

— разработка конструкции плат и выпуск чертежей —30.10.63;

— разработка конструкции блоков и выпуск комплекта чертежей на «Вычислитель» —30.12.63;

— изготовление и монтаж плат на заводе № 123 —10.12.63;

— изготовление и отладка блоков «Вычислителя» в ОКБ-1 — 1.03.64;

— комплексная отладка «Вычислителя» в ОКБ-1 —30.05.64;

— корректировка и выпуск рабочей документации —31.12.64.

В плане-графике оговаривалось, что вопрос о сроках запуска ЦВМ в производство на заводе № 123 и их количестве решается в процессе изготовления первого опытного образца в ОКБ-1.

С целью оптимизации параметров БЦВМ «Вычислитель» и других элементов системы централизованного контроля и управления была широко развернута работа с нашими основными смежниками (ЦНИИ-30, ЛВИКА им.Можайского, НИИ-885, ЛИИ, ГНИИ-КМ, НИИ-88, Запорожский филиал Института автоматики Украины) по уточнению задач и технических характеристик системы.

ТЗ на разработку модернизированного варианта БЦВМ формировалось одновременно с разработкой схемной и конструкторской документации и было утверждено от ОКБ-1 заместителем главного конструктора Чертоком 22.04.64 г. и от ЦНИИ-30 ВВС начальником ЦНИИ-30 генерал-лейтенантом Иоффе. Основные характеристики БЦВМ «Вычислитель» по ТЗ были следующие:

— разрядность — 20 двоичных разрядов с фиксированной запятой с работой в режиме удвоенной точности;

— быстродействие — более 80 000 простых операций/с;

— ОЗУ (магнитное) — 512 чисел;

— ПЗУ команд и констант — 8192 слов;

— ввод/вывод — параллельным и последовательным кодом, 64 канала;

— обмен данными с внешним запоминающим устройством (ВЗУ);

— масса — не более 35 кг;

— мощность — не более 40 Вт.

В это же время смежными предприятиями по нашим ТЗ были начаты ОКР по другим основным устройствам системы ЦКОиУ.

Учитывая, что одним из важнейших вопросов создания цифровой системы является вопрос надежного хранения на борту КА большого объема цифровых данных и программ, мы стали искать пути создания такого хранилища для нашей системы. Хранить значительные объемы данных в аналоговой форме на борту КА и ракет уже умели. Это были различного типа магнитные накопители, входящие в телеметрические системы изделий. Я предложил А.А.Шустову попробовать привлечь к разработке цифровых внешних запоминающих устройств, работающих совместно с БЦВМ, основных разработчиков бортовых телеметрических систем: ОКБ МЭИ (А.Ф.Богомолова) и НИИ-885 (М.С.Рязанского). Он предложение, не без сомнений, принял. Вскоре подготовили проекты ТЗ, вышли на Б.Е.Чертока, который договорился и с А.Ф.Богомоловым, и с М.С.Рязанским о том, что они возьмутся за такую перспективную работу.

Получив соответствующие указания своих руководителей, ведущие сотрудники этих предприятий с интересом взялись за создание таких цифровых приборов, аналогов которым тогда не было ни у нас в стране, ни у американцев. В апреле и мае 1964 года мы выдали в оба предприятия ТЗ на внешние адресные запоминающие устройства емкостью до 20*10⁶ двоичных знаков (1 млн 20-разрядных слов), в которых запись и выборка данных производились по командам БЦВМ «Вычислитель». Два ТЗ были утверждены Б.Е.Чертоком и главными конструкторами А.Ф.Богомоловым и М.С.Рязанским. Правда, они имели некоторые отличия. Дело в том, что в соответствии с имеющимися у каждого из этих предприятий наработками и уже опробованными в летных условиях приборами хранение данных у них производилось на разных магнитных носителях. ОКБ МЭИ было приверженцем использования тонкой специальной магнитной проволоки отечественного производства, а в НИИ-885 хранили данные на магнитной ленте, как говорили, «хреновой» — отечественной и «приличной» — Атрех (американской фирмы), которую как-то добывали. Для реализации наших ТЗ они остановились на этих же носителях. В обоих предприятиях работу вели очень опытные и творческие коллективы, возглавляемые в ОКБ МЭИ Е.А.Полыциковым, а в НИИ-885 — Л.К.Соловьевым.

У нас главным «сочинителем» ТЗ на ВЗУ определили Николая Рукавишникова, который уже ранее приобрел опыт общения с внешними накопителями данных в период работы с ЭВМ «Урал-1». Программы обмена данными БЦВМ с ВЗУ, разработанные В.Шаровым и В.Волошиным, были отработаны в разных режимах и введены сначала в «Вычислитель», а далее во все используемые нами БЦВМ.

Забегая вперед, отмечу, что в начале 1966 года оба предприятия представили опытные образцы, но продолжили работы мы с НИИ-885 и далее взяли на вооружение их ВЗУ, получившее индекс ЭА-006. Эти ВЗУ длительное время работали с БЦВМ на различных космических аппаратах. Работающий образец ВЗУ ОКБ МЭИ на магнитной проволоке при испытаниях показал существенно худшую надежность хранения данных и так и остался в макетном образце.

Бортовой пульт для ввода данных в БЦВМ и отображения космонавтами различной информации разрабатывался по нашему ТЗ в ЛИИ Госкомавиапром (главный конструктор С.Г.Даревский), предприятии, которое уже стало для нас основным разработчиком средств отображения информации и органов ручного управления.

Единая адресная система сбора и преобразования данных (до 2000 параметров) для выдачи информации в БЦВМ, в телеметрическую систему в полете и на наземный испытательный комплекс при подготовке корабля разрабатывалась по нашим ТЗ запорожским филиалом института автоматики Украины и ленинградским ВНИИЭП.

В конце сентября 1964 года «Вычислитель» был в основном отлажен и прошел тестирование. Продолжалась напряженная и кропотливая работа по программированию задач, коррекции конструкторской, технологической и эксплуатационной документации совместно с коллективами специалистов завода № 123 и ЦНИИ-30. В общем результаты трудного 1964 года вызывали чувство удовлетворения у нас и признание у тех специалистов, кто участвовал в работе вместе с нами или следил за нашей работой. Для примера приведу тексты и фрагменты некоторых писем, поступивших на имя руководителей отрасли и ОКБ-1.

Председателю Госкомитета по оборонной технике СССР С.А.Звереву Копия: Ответственному руководителю ОКБ-1 ГКОТ С.П.Королеву.

По вопросу допуска Малышева и Мамаева в ОКБ-1 ГКОТ.

В ОКБ-1 ГКОТ разрабатывается бортовая ЦВМ «Спутник», которая представляет для нас значительный интерес. Так как технические характеристики, содержащиеся в проспекте, недостаточно характеризуют ЦВМ, прошу Вашего разрешения на ознакомление наших сотрудников с работами по ЦВМ «Спутник», проводимыми в ОКБ-1.

Директор Института Аверин

31.10.64 г.

Заместитель Генерального конструктора одного авиационного предприятия Кербер делает запрос Б.Е.Чертоку 14.12.64 года по вопросу получения данных по БЦВМ «Кобра»:

В связи с тем что ОКБ-156 ГКАТ рассматривает в настоящее время вопрос приобретения разработанной в ОКБ-1 ГКОТ бортовой ЦВМ «Кобра», прошу Ваших указаний сообщить нам следующие данные.

Далее следует перечень 36 параметров, включая вычислительные характеристики ЭВМ, конструктивные, эксплуатационные, надежностные и другие, т. е. то, что требуется авиационной организации.

Еще одно письмо.

Организация п/я 4

Главному конструктору ОКБ-1 С.П.Королеву

Киевский филиал нашего КБ разрабатывает систему автоматического контроля «САКТА-24АН». Указанная система позволяет перед полетом и в полете объективно оценивать состояние агрегатов и систем самолета, выдавать рекомендации экипажу в случае отказа каких-либо параметров.

По моей просьбе с Вашего разрешения ряд специалистов нашего филиала в течение двух лет вели тесное техническое общение с Вашими специалистами, разработчиками изделия «Кобра».

Обмен мнениями между Вашими и нашими специалистами сыграл большую пользу в создании у нас экспериментального образца системы с малым весом.

За помощь, оказываемую специалистам нашего филиала, выражаю благодарность лично Вам, а также работникам Вашей организации т.т. Б.Е.Чертоку, И.Б.Хазанову, А.А.Шустову, Г.В.Носкину.

В настоящее время в соответствии с решением ГКАТ филиал нашего КБ является головной организацией в стране по координации и разработке бортовой системы автоконтроля для самолетов ВВС и ГВФ. В связи с изложенным прошу Вашего согласия и указаний т. Б.Е.Чертоку о рассмотрении возможности использования системы «Кобра» для системы автоконтроля самолетного оборудования. По данным вопросам будут командированы наши специалисты.

Генеральный конструктор О.К.Антонов

Резолюция С.П.Королева:

Чертоку Б.Е

Надо сделать все что можно с нашей стороны для т. Антонова.

23.XI.64r.

Резолюция Б.Е.Чертока:

Шустову А.А.Свяжитесь с Ястребовым и подготовьте совместные предложения.

11 .XII. Черток.

В соответствии с Протоколом от 23.07.63 г. ОКБ-1 заключило с заводом № 123 финансовый договор на изготовление и поставку первых двух комплектов БЦВМ «Вычислитель» с комплектом контрольно-испытательного оборудования. По календарному плану к договору первый комплект БЦВМ поставлялся в I квартале 1966 года. Второй комплект БЦВМ поставлялся в мае 1966 года. Отдельным документом было определено участие представителей ЦНИИ-30 в работах по настройке и подготовке документации на заводе № 123.