Space Shuttle + СССР

Про Space Shuttle и "Буран" не слышал может быть только ленивый. Вот уже более 40 лет назад - 12 апреля 1981 года в США в космическое пространство на орбиту вокруг Земли был запущен первый многоразовый космический корабль, под названием "Колумбия". Этот самый шаттл, который разбился в штате Техас 1 февраля 2003 года. Программа Space Shuttle входила в другую, очень широкомасштабную программу освоения околоземного пространства, строительства баз на орбите Земли, Луны, на поверхности Луны и Марса. Тем не менее, можно уверенно сказать, что хотя и не все задумки по программе шаттлов были исполнены, программа, в целом получилась удачной и эпохальной для своего времени.

Это сейчас, людям очень легко, сидя на диване рассуждать о финансовой состоятельности проекта. Но все же, программа просуществовала 30 лет. А это о многом говорит, хотя к концу существования программы, корабли стали технически и морально устаревать и "уставать". Но еще раз, хотя бы кораблям можно отдать должное. Тот же МКС - был построен именно ими, да и и космический телескоп "Хаббл" - тоже был запущен и обслуживался именно шаттлами. Несмотря на все это, Советский Союз не отставал от США и создал свой собственный орбитальный ракетоплан "Буран". Но сразу нужно сказать, что внешний вид, был практически весь скопирован с шаттла. Это не отрицал и сам создатель корабля Г.Е. Лозино-Лозинский.

Вроде бы на этом можно заканчивать весь сказ, но нет. Есть в советской и американской системах самое главное отличие. И это даже не количество выводимой на орбиту полезной нагрузки. Нет. Главное отличие - в способе вывода на околоземную орбиту. Дело в том, что запуск шаттла НАСА осуществлялось благодаря маршевым двигателям, которые размещались непосредственно на самом корабле. Всего их было три двигателя. Кроме того, на огромном топливном баке устанавливались два твердотопливных ускорителя, которые помогали шаттлу преодолеть притяжение нашей планеты в первые двух минут. Далее, на высоте около 45 километров эти ускорители отделялись и приводнялись в Атлантическом океане.

Советский орбитальный ракетоплан "Буран" отличался тем, что у него не было своих собственных маршевых двигателей, как у шаттла. Конечно, на него устанавливались двигатели, но они были необходимы для маневров на орбите Земли и стабилизации корабля. Тем не менее, были и плюсы у "Бурана". Дело в том, что советский "Буран" выводила на орбиту советская ракета-носитель сверхтяжелого класса "Энергия". Она могла за один раз поднять на орбиту более 100 тонн полезного груза. Это очень много. То есть, на "Энергии" было не обязательно запускать только "Буран", она могла с легкостью запускать грузы и корабли, даже к Луне. Так что, эта ракета-носитель и сегодня имеет огромный потенциал.

К примеру, полный вес советской орбитальной станции "Мир" составлял около 120 тонн. Вот и считайте теперь. Для полноты картины добавим, что современные "Протоны", которые были созданы еще в 1960-х гг. - могут выводить на орбиту около 20 тонн полезной нагрузки. Так что, можно точно сказать, что потенциал у советской космической системы "Энергия" - "Буран" (МТКС) - многоразовой транспортной космической системы, был в разы больше. Ракета-носитель "Энергия", так и осталась недооцененной и появилась на стыке двух эпох. После распада Советского Союза программа орбитального ракетоплана "Буран" и ракеты-носителя "Энергия" были закрыты, так как оказались не нужны.

Если Вам понравилась статья - поставьте лайк. Будем рады вашей подписке на нашу страницу в Пикабу

У Шаттла задействовано 5 БЦВМ, из них 4 активных, 1 резервная. У Бурана 8 активных БЦВМ. Из них 4 отвечают за центральную вычислительную систему (ЦВС), 4 за периферийную (ПВС). О системах самоанализа рассказывать сейчас не буду, это не по теме, поэтому перейдем к таблице.

Данные для Бурана приведены как для четырех БЦВМ (В первом полете четыре отсутствовали из за малого количества полетных задач), так и для восьми (планировалось, как штатное количество)

*Данные о характеристиках немного разнятся. Я брал наибольшие значения.

Запуск STS-26 в сентябре 1988 года, первый после аварии Challenger, был задержан из-за неожиданно спокойного ветра на больших высотах. GPC («General Purpose Computer» - компьютеры общего назначения) были запрограммированы для более сильного ветра, и им не хватило памяти, для того, чтобы загрузить больше одного профиля ветреной погоды, так же было недостаточно времени для загрузки другого профиля в GPC. Запуск был задержан почти на два часа, пока ветер не усилился снова для обеспечения положительного запаса прочности.

Хотя задержки из-за ограничений по объему памяти могут быть раздражающими, нехватка памяти также может вызвать опасные проблемы во время аварийной ситуации.

У исходных GPC достаточно памяти для программы OPS 101, действующей с момента времени T= --20 минут, и необходимой для потенциальной отмены запуска на стартовой площадке и активации экстренного RTLS (Return To Launch Site) режима, при котором челнок буквально совершит разворот и приземлится в Космическом центре Кеннеди, если что-то пойдет не так в начале полета.

Все эти функции должны быть сжаты в ОЗУ, что не оставляет достаточной памяти для TransAtlantic Landing (TAL), другого экстренного режима. В случае аварии, TAL отключит основные двигатели раньше запланированного, челнок перелетит через Атлантический океан и приземлится на запасной аэродром в Африке или Европе, в зависимости от траектории полета и запасов топлива.

Даже если ни один режим экстренного возвращения не потребуется, TAL предпочтительнее хранить в ОЗУ, чем RTLS, поскольку при его осуществлении корабль испытывает значительно меньшие нагрузки и не совершает резкого разворота. К сожалению, на исходном GPC версии АР-101В недостаточно памяти для хранения программ запуска и TAL одновременно.

Астронавты должны менять программы самостоятельно в случае аварийной ситуации. Требуется 15-20 секунд для загрузки программы TAL с магнитной ленты ВПЗУ (MMU) - время, в течение которого пилоты должны управлять челноком вручную, и все может пойти не так.

Следующая версия программного обеспечения, которая будет использовать возможности AP-101S, содержит программу TAL в неиспользуемой части памяти и переместит ее в активную память, если это необходимо - аналогично использованию RAM-диска на micro, Кроме того, запланированы десятки других улучшений, которые не были бы возможны с более ранними GPC.

Из вышеупомянутого можно сделать вывод, что корабли серии Спейс Шаттл не могли выполнить полноценный орбитальный беспилотный полет до 1991 года, так как в случае нештатной ситуации вычислительные системы корабля не могли применить все доступные программы самостоятельно. Эта возможность не была реализована технически.

5 апреля 1991 (полет STS-37) на шаттле Атлантис были успешно испытаны новые GPC версии АР-101S с увеличенным до 1 Мегабайта объемом ОЗУ и другими изменениями.

Конечно, система Спейс Шаттл изначально создавалась только для пилотируемых запусков, но отрицать то, что Буран опережал Шаттл в автономности принятия решений нельзя. И вот почему:

Полноценный беспилотный полет подразумевает полную автоматизацию действий в случае аварийной или опасной ситуации. Так например беспилотный автомобиль имеет систему датчиков для обнаружения препятствий, а при обнаружении таковых, его компьютер самостоятельно выбирает последовательность действий для предотвращения аварии. Выпускать на дорогу беспилотный автомобиль без таких систем бессмысленно, т. к. при движении по заданной траектории он рано или поздно встретится с нештатными ситуациями (НШС). В случае с космическими кораблями тоже самое. Компьютер Шаттла мог автоматически отключить двигатели в случае НШС.

Стартовый отсчёт 12 июля 1985 года был автоматически остановлен после зажигания главных двигателей на стадии Т= --3, за три секунды до старта, в связи со сбоями в работе клапана хладагента второго двигателя шаттла. Двигатели двух твердотопливных ракетных ускорителей ещё не работали. (Зажигание в них происходит в момент старта, и после этого заглушить их уже невозможно). Корабль остался на стартовом столе, но несколько минут сильно вибрировал и дрожал.

Но остальные действия зависели от решения экипажа или центра управления полетами:

Отмена полёта обычно инициируется вызовом от центра управления полётом: «abort xxx» («возврат xxx»), где xxx — сокращение для используемого режима (RTLS, TAL, AOA, ATO). Например, во время полёта STS-51-F после обнаружения сбоя в работе основного двигателя центр управления передал на борт: «Challenger Houston, Abort ATO. Abort ATO» («Челленджер Хьюстону, возврат ATO. Возврат ATO»). После получения такой команды на отмену командир корабля поворачивает переключатель аварийных режимов в положение ATO и нажимает кнопку запуска аварийного режима. Это запускает требуемые программы для системы управления полётом и она начинает автоматически выполнять требуемые процедуры. В случае потери связи командир корабля имеет право самостоятельно принять решение об аварийном прекращении полёта и действовать самостоятельно.

Вывод:

- Система Спейс Шаттл теоретически (выпуск шасси и тормозного парашюта не был автоматизирован) способна совершать автоматические полеты с экипажем на борту.

- Система Спейс Шаттл не способна совершать полностью автоматические беспилотные полеты (вообще исключая ручное управление), т. к. в случае НШС будет необходимо вмешательство человека.

Таким образом система Спейс Шаттл подвержена влиянию человеческого фактора в случае НШС. И до, и после обновления БЦВК, аварийные режимы для корректного выхода на нештатную орбиту активировались вручную.

Автоматическая смена циклограммы полета в случае НШС была реализована у БЦВК Бурана.

Источники информации:

https://www.nasa.gov/mission_pages/shuttle/flyout/flyfeature_shuttlecomputers.html

https://en.wikipedia.org/wiki/IBM_System/4_Pi

https://www.atarimagazines.com/compute/issue132/92_Space_shuttle_techno.php

http://you-books.com/book/K-Avtorov/Czifrovoj-zhurnal-Kompyuterra-N-78

http://www.nedopc.org/forum/viewtopic.php?p=129333

https://n3m351d4.gitbooks.io/-buran-systems/content/sistema_upravleniya_burana.html

https://habr.com/post/202332/

http://www.buran.ru/htm/su2.htm

http://www.buran.ru/htm/su4bcvk.htm

http://buran.ru/htm/landing.htm

http://buran.ru/images/jpg/bbur197.jpg

https://ru.wikipedia.org/wiki/Режимы_аварийного_прекращения_полёта_МТКК_Спейс_шаттл