Сравнение БЦВК Space Shuttle и ОК Буран в числах. Мог ли Шаттл совершить автоматический полет?
Читал недавно пост "О бортовом компьютере космического челнока "Буран" и не нашел там ничего о самом компьютере. Я думаю, нужно исправить это недоразумение.
БЦВК - Бортовой Цифровой Вычислительный Комплекс
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
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
