Calculatorul de bord al navei interplanetare nu trebuie să se rupă în niciun fel, altfel va exista o catastrofă. Cum se obține fiabilitatea maximă?
La achiziționarea unui calculator, vrem să fie servit, fără întrerupere, atâta timp cât posibil. Este o rușine atunci când „este pe moarte“ de brand mașină nouă, și sunt luate comandantul centrului de servicii pentru a explica ceva despre Northbridge ars (idiom de-a dreptul dintr-o serie de „arde poduri în spatele lor“) și despre costul reparațiilor, proporțional cu investit în achiziționarea de sânge de calculator. Rămâne să se bazeze pe abilitatea inginerilor care proiectează componente ale computerului. La urma urmei, fiabilitatea achiziționate procesoarele noastre, placi de baza, hard disk-uri, iar restul calculatorului de umplere nu în ultimul rând depinde de ingeniozitatea lor de inginerie.
Pentru calcul pentru uz comunitar condiții maxime extreme - este caldura verii, parul de pisica blocat în răcitorul sistemului de răcire, atât de somn vărsat cafea. Ei bine, dacă computerul va fi operat în spațiu? Și fiabilitatea activității sale nu depinde numai de scopul final al misiunii, în valoare de miliarde de ruble, dar și viața oamenilor care au riscat provocare condițiile dure de spațiu?
Acum, să ne imaginăm că inginerii care proiectează computerul nu știu cu adevărat în ce condiții vor trebui să lucreze mașina. Cum ar trebui să procedeze? Ce soluții constructive trebuie folosite?
Este lucrarea a intrat în specialiștii anii șaizeci târziu Institutul de Cercetare de Mașini electronice (NIIEM) - societatea-mamă pentru dezvoltarea și producția de calculatoare digitale la bord (FDC), este utilizat pe scară largă în domeniul militar (sistem de management de luptă al sistemului sondaj la teren automatizat) , și în sfera civilă (sistemele de control al traficului aerian).
Crearea de „calculatoare spațiu“ ingineri NIIEM a folosit cele mai bune realizări de proiectare computer bord pentru terenurile pe bază de facilități, dar a aratat ingeniozitate remarcabila la puii lor nu au cunoscut o astfel de stare, ca un eșec în timpul operației.
"Argon" la bord. Misiunea este fezabilă
Misiunea spațială, pentru care personalul NIIEM a creat un calculator la bord, a fost foarte responsabil. Seria de spălare de „Probe“, proiectat pe baza unor nave spațiale cu echipaj „Soyuz 7K-L1“, ar fi trebuit explorat posibilitatea de aterizare pe Lună de cosmonauți sovietici. Această sarcină a fost importantă din punct de vedere politic. Accesând „Apollo“ NASA este excavat încă de la începutul anilor șaizeci, în 1968 a intrat în etapa de zbor cu echipaj, iar conducerea sovietică era dispus să se întrece pe sine potențial inamic.
Serialul de nave "Zond", care zboară spre lună, nu a fost întâmplător faptul că acestea se bazau pe nave spațiale cu echipaj umanizat Soyuz. Odată, cosmonauturile sovietice trebuiau să meargă și acolo.
Utilizarea computerelor la bord în zborurile de acest tip a fost extrem de importantă. Zborul a constat din mai multe faze, fiecare necesitând un calcul precis în timp real al unei multitudini de parametri ai funcționării sistemelor navei. Automatizarea bazată pe software și dispozitive de timp (PVU) nu este potrivită aici: condițiile de zbor sunt prea imprevizibile. Dar calculatorul digital cu logica flexibilă programabilă a fost ideal pentru aceste scopuri. În plus, calculatorul din seria Argon-1, dezvoltat la NIIEM pentru complexul de rachete tactice mobile Tochka, și-a dovedit eficacitatea în gestionarea proceselor complexe.
Ea se bazează pe „Argon-1“ și a fost creată prima mașină de calcul bazate pe spațiu. FDC „Argon-11C“ a fost proiectat pentru a controla mișcarea navei spațiale într-o serie L1 „sondă“, deoarece trece în jurul obturatorul aerodinamice Luna și Pământul atunci când intră în atmosferă, în a doua viteza spațială.
Programele lunare ale URSS și ale Statelor Unite ale Americii la acel moment erau nări în nări și era de neconceput să recunoaștem orice depășire, mai ales din cauza tehnologiei computerelor.
Fiabilitatea sistemului de control a fost în prim plan. Desigur, echipamentul militar este întotdeauna caracterizată prin cea mai mare toleranță la defecte de performanță se realizează prin proiect, măsurile organizatorice și tehnologice, precum și gospriomki rigide. Cu toate acestea, în cazul BTSMM pentru misiunea lunară, aceste măsuri în mod clar nu erau suficiente. Realizând acest lucru, inginerii NIIEM au făcut "Argon-11C". Cu trei capete. În sensul literal al cuvântului.
În „Argon-11C“ pentru prima dată în practica crearea unui circuit de calculator de bord ansambluri redundanta a fost aplicată, care a fost numită structură troirovannoy cu mazhoritirovaniem. În spatele acestui nume dificil se află un design elegant în ideea sa.
Aici este - spațiu Gorynych, computer digital de bord "Argon-11S"
Structurally, "Argon-11C" a constat din trei unități funcționale identice care funcționează în paralel și independent una de cealaltă. La intrările fiecărui bloc (au fost în total 28), aceleași informații provin de la o varietate de senzori de telemetrie. Pe baza sa, fiecare unitate a produs mai mult de patruzeci de acțiuni de control.
Și aici a început cel mai interesant. Au fost formate acțiuni de control final pe principiul majorității. Adică, dacă în două dintre cele trei ieșiri erau identice, iar în al treilea erau diferite, atunci valorile elaborate de majoritate au fost luate ca bază.
Schemele de logică majoritară sunt cunoscute de mult timp. Semnalul la ieșirea lor depinde de aceleași semnale la majoritatea intrărilor
De fapt, „Argon-11C“ se desfășoară în mod constant la vot pentru acțiunea de control mai corectă. Și ca nu cumva să crezi că trio-ul de unități de calcul în mod constant a căutat să organizeze o coaliție împotriva minorității, să fie conștienți de faptul că între canalele lor de intrare și de ieșire au fost cauzate de a face schimb de informații, în cazul în care acesta este într-una sau mai multe blocuri de distorsionat.
O altă caracteristică importantă a "Argon-11C" a fost utilizarea circuitelor integrate. Mai ales pentru această serie de specialiști NIIEM împreună cu inginerii de Institutul de Cercetare de tehnologii Fine NIITT au fost dezvoltate integrate hibrid circuite seria „traseu“ - primele sovietice circuite integrate practic.
Fiecare circuit integrat "Path" conține un element logic bazat pe logica tranzistor-tranzistor. În "Argon-11S" erau sute de astfel de circuite integrate. (Ilustrație de pe site-ul 155la3.ru)
Structurally, plăcile cu circuite imprimate cu circuite "Cale" pentru fiecare dintre cele trei noduri computaționale "Argon-11C" au fost asamblate într-o "carte" cu mai multe pagini, cu o coloană a trenurilor de legături intermodule. Toată această "bibliotecă" a fost montată rigid pe un șasiu special, răcit de modul obișnuit pentru noi: cu ajutorul unui ventilator. Având în vedere tripla redundanță, masa BCMM de 34 de kilograme nu pare atât de mare.
Prin standardele de azi, puterea de calcul „Argon-11C“ - 200 de mii de operații pe secundă - ridicol, biți numere și comenzi (14 și 17 respectiv) este uluitoare, iar cantitatea de memorie RAM pe miezuri de ferită (128 cuvinte chetyrnadtsatirazryadnyh) face sa te intrebi cum toate programele au fost plasate deloc ?!
Memoria pe miezurile de ferită a fost singura soluție constructivă pentru dispozitivul de memorie operațională până la mijlocul anilor șaptezeci.
Dar fiabilitatea acestei mașini, înregistrată oficial în documentația sa, este uimitoare. Probabilitatea de a nu fi eșuat în două din cele trei module (și pentru majoritatea voturilor cel puțin două module de lucru) este de 0.999 pentru opt zile de zbor spațiale către Lună și înapoi.
Proiectarea schemei triple "Argon-11C" a fost atât de reușită încât a fost ulterior repetată cu computerul "Argon-16", care poate fi denumit în siguranță un ficat cosmic lung. Acest computer a fost folosit într-o mare varietate de nave spațiale pentru mai mult de 25 de ani! Aproximativ trei sute de exemplare ale "Argon-16" au lucrat în "Soyuz", transportatorii "Progress", stațiile orbitale "Salyut" și "Mir". Crede-mă, pentru un calculator bazat pe spațiu, aceasta este o figură mare.
În computerul de bord Argon-16, a fost utilizată și o structură triplă cu comunicații majoritare. Pentru a transporta acest 90 de kilograme "gorynicha" corpului i s-au atașat mânere speciale.
Locul computerului "Argon-16" în schema vehiculului de transport de aprovizionare
Programul lunar al URSS a fost un fiasco, dar a dat un impuls puternic dezvoltării tehnologiei computerelor bazate pe spațiu. Seria "C-530", în special "C-530", a înlocuit cu succes succesul "Argon", au fost utilizate cu succes în sistemele de control ale stațiilor interplanetare "Marte" și "Venus". Cu ajutorul lor, pentru prima dată în istoria omenirii, o navă spațială a fost plasată pe suprafața planetei Marte, s-au efectuat studii asupra cometei Vega și a radiolocalizării lui Venus.
„Trei capete“ computer de bord, puse în aplicare în „Argon-11C“, și la această zi - una dintre principalele caracteristici de proiectare ale spațiului de calcul.