Космический орбитальный комплекс "Буран" и бортовой компьютер

Размещено на http://www.allbest.ru/

РЕФЕРАТ

по дисциплине: История радиотехники

Тема реферата:

Космический орбитальный комплекс "Буран" и бортовой компьютер

Москва 2015

Оглавление

Предпосылки

Старт проекта

Система управления кораблём

Бортовой компьютер корабля

Использованные источники

5 ноября 2013 года исполнилось 25 лет со дня триумфа советской космонавтики - полностью автоматического полёта многоразового транспортного космического корабля Буран.

Предпосылки к созданию

В 50-х-60-х годах XX века в СССР и США разрабатывалось несколько проектов многоразовых космических систем, например - советский проект «Спираль» Г. Е. Лозино-Лозинского, но они были закрыты на разных этапах^[1].

В 1972 году, сразу после принятия решения президента США о начале широкомасштабных работ по программе «Space shuttle», в СССР была проведена серия закрытых совещаний по этой проблеме. Многие специалисты указывали, что такая система существенно проигрывает по экономичности выведения полезных грузов на орбиту обычным одноразовым ракетам-носителям и не даёт особых преимуществ в военном отношении; отсутствуют также серьёзные задачи, требующие возврата с орбиты космических аппаратов. Высказывались даже мнения о том, что это масштабная дезинформация или очередной блеф с целью втягивания СССР в новый виток космического противостояния и гонки вооружений.

Именно неизвестность будущих задач программы «Спейс Шаттл» обусловила в дальнейшем стратегию его копирования для обеспечения аналогичных возможностей для адекватного ответа будущим вызовам вероятного противника^[2].

Советское руководство внимательно наблюдало за развитием программы «Space shuttle», но предполагая худшее, искало «скрытую военную угрозу», что сформировало два основных предположения:

возможно использование космических челноков в качестве носителей ядерного оружия.

возможно использование космических челноков для похищения с орбиты Земли советских спутников, а также ДОС (долговременных обитаемых станций) «Салют» и ОПС (орбитальных пилотируемых станций) «Алмаз» ОКБ-52 В. Челомея.

Для защиты на первом этапе советские ОПС оснащались модифицированной автоматической пушкой НР-23 конструкции Нудельмана-Рихтера (система «Щит-1»), которую позднее должна была сменить система «Щит-2», состоящая из двух ракет класса «космос-космос». Ошибочное предположение о «похищениях» основывалось исключительно на габаритах грузового отсека и возвращаемой полезной нагрузке, открыто объявленным американскими разработчиками шаттлов, близким к габаритам и массе «Алмазов». О габаритах и весе разрабатывавшегося в то же время американского спутника оптической разведки КН-11 KENNAN советское руководство информировано не было.

Необходимость создания советской многоразовой космической системы, как средства сдерживания потенциального противника была выявлена в ходе аналитических исследований, проведённых Институтом прикладной математики АН СССР и НПО «Энергия» в период 1971-1975 годов. Было показано, что США, введя в эксплуатацию свою многоразовую систему «Space shuttle», смогут получить решающее военное преимущество в плане нанесения упреждающего ракетно-ядерного удара^[3],[4].

Старт проекта

В 1976 году в СССР в обстановке строжайшей секретности началась разработка многоразового транспортного космического корабля Буран в рамках проекта «Буран-Энергия», как ответ американцам на программу «Space shuttle».

Это был грандиозный проект. В его создании принимали участие 86 министерств и ведомств и 1 286 предприятий СССР. Всего около 2,5 миллиона человек.

«Буран-Энергия» - это общее название многоразовой космической системы. Она состояла из ракеты-носителя и орбитального самолёта.

Разработка ракеты-носителя была поручена Министерству общего машиностроения, которое представляло из себя целую космическую отрасль, а для разработки орбитального самолёта было дополнительно привлечено Министерство авиационной промышленности.

«Энергия» - ракета-носитель сверхтяжёлого класса. Стартовая масса 2 400 тонн, масса полезного груза 105 тонн, тяга двигателей 4 000 тонн. Высота 60 метров^[5].

«Буран» - орбитальный корабль. Стартовая масса 105 тонн, полезная нагрузка 30 тонн, длина 36 метров, размах крыла 24 метра, высота 16 метров.^[6]

Для проверки аэродинамики и отработки посадки, был собран аналог Бурана. Он был оснащён дополнительными двигателями, чтобы взлетать с земли. И вопреки его кличкам «утюг», «чемодан с крыльями» и «летающий булыжник», 10 ноября были произведены первые пилотируемые взлёт и посадка, которые прошли довольно гладко.

Поскольку «Буран» - это челнок, следовательно, при возвращении на Землю, входя в плотные слои атмосферы должен был испытать сильный нагрев. Печальный опыт американского шаттла «Колумбия» был довольно красноречив. Для теплозащиты была разработана специальная плитка, стоимость каждого элемента которой, а их было более 40 тысяч элементов, была около 500 рублей, при средней зарплате рабочего 120-150 рублей.

Проверка этой плитки осуществлялась на спутнике Космос-1374 (Бор-4) - уменьшенной копии космолёта, проекта Лозино-Лозинского «Спираль». Испытания этой плитки закончились в нейтральных водах индийского океана, под «пристальным наблюдением» американцев, что вызывало волнения команды разработчиков, но когда аппарат вытащили из воды, американцы успокоились. На время.^[7]

Толчок в развитии проекта «Буран-Энергия» получил после манёвров американского шаттла над Москвой. Шаттл снизился до высоты 80 километров, после чего снова набрал высоту. Эти действия не остались незамеченными. В начале 1986 года многих конструкторов отправили на космодром Байконур со словами «Вы отсюда не уедете, пока не запустите…».

Первый запуск ракеты-носителя был произведён 15 мая 1987 года, но был омрачён, на борту ракеты был спутник «Полюс», проект лазерного оружия СССР. Поскольку в расчётах была ошибка, спутник при выходе на орбиту затормозил и упал в океан.

Свой первый и единственный космический полёт «Буран» совершил 15 ноября 1988 года. Орбитальный корабль был запущен c космодрома Байконур при помощи ракеты-носителя «Энергия». После облёта Земли, Буран произвёл посадку на Байконуре на специально оборудованном аэродроме «Юбилейный». Испытатели, «учившие» «Буран» летать, очень хотели быть на его борту. Но с самого начала определились, что запуск будет произведён в полностью автоматическом режиме, с целью соблюдения безопасности и во избежание потерь специалистов. Полёт успешно прошёл без экипажа, в отличие от американского шаттла, который совершал посадку только на ручном управлении.

Система управления кораблём

Поскольку запуск любого летательного аппарата, в том числе космического весьма сложный процесс, то невозможно обойти стороной систему контроля и управления полётом с земли

Рассмотрим подробнее систему управления орбитального комплекса «Буран».

Наземный комплекс управления кораблём во главе с ЦУП, состоял из шести наземных станций слежения, четырёх плавучих станций и системы связи и передачи информации, состоящей из сети наземных и спутниковых широкополосных и телефонных каналов связи.

Бортовой компьютер корабля

В самом орбитальном корабле, для управления процессами полёта и посадки, располагалась система БЦВМ (бортовая цифровая вычислительная машина) Бисер-4. Военный заказ определил структуру - БЦВМ состояла из четырёх независимых параллельных вычислительных каналов, и компаратора, который непрерывно сравнивал результаты операций этих четырёх каналов. В случае выхода какого-либо канала из строя, он (дефектный канал) отключался, и машина продолжала работать в штатном режиме. Такой подход - многократное дублирование основных систем, позволял производить операции даже в случае ядерной войны, что естественно входило в Техническое задание по требованию военных.

Вычислительные каналы, или ядра, в современной терминологии, работали на частоте 4 МГц, имели 128 Кбайт оперативной памяти и 16 Кбайт постоянной программной памяти.

Вычислительная система Бурана состояла из двух систем:

- центральная вычислительная система, состоящая из 4-х БЦВМ типа Бисер-4;

- периферийная вычислительная система, состоящая из 4-х БЦВМ типа Бисер-4.

Названия «центральная» и «периферийная» системы являются в некотором смысле условным, так как они были совершенно одинаковыми. Четыре БЦВМ типа Бисер-4 работали синхронно, по одинаковым программам. Это было четырехкратное аппаратное резервирование. При любых двух отказах система управления Бурана должна была обеспечить выполнение критических задач: спасение жизни экипажа и возвращение Бурана на Землю. Но в отличие от американцев, которые использовали программную синхронизацию четырех БЦВМ, наши инженеры использовали аппаратную синхронизацию четырех БЦВМ типа Бисер-4. Для этого был разработан пятикратно резервированный кварцевый генератор. Этот сверхнадежный кварцевый генератор (пять каналов которого были синхронизированы между собой) выдавал частоту одновременно на все 4 БЦВМ типа Бисер-4.

С самого начала в громадной этажерке, в которой размещалась аппаратура, на борту Бурана были предусмотрены 8 посадочных мест, куда можно было вставить 8 БЦВМ типа Бисер-4. При первом и единственном полете Бурана использовалась только центральная вычислительная система - только 4 БЦВМ типа Бисер-4. Периферийная система не использовалась. Это значит, что в этажерку были вставлены только 4 прибора Бисер-4. Остальные 4 посадочных места для четверки БЦВМ периферийной системы были пустыми и закрыты заглушками.

При втором пуске Бурана, который так и не состоялся, количество полётных задач увеличилось. Мощности одной четвёрки БЦВМ уже могло не хватить и в приборный состав системы управления была снова введена периферийная система, то есть добавлена ещё четвёрка БЦВМ типа Бисер-4, но к сожалению распад СССР внёс свои коррективы, и полёт был отложен, а проект оказался заморожен на долгие годы.

В завершении, хотелось бы выразить надежду на возрождение такого масштабного проекта, который мог бы существенно удешевить транспортировку грузов на орбиту, и возможное применение как в обороне страны, так и в космическом туризме.

транспортный космический буран корабль

Использованные источники

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

http://www.buran.ru/htm/os-120.htm

http://web.archive.org/web/20060404012049/http://www.biograph.ru/goldfund/rkk_energiya.htm

http://epizodsspace.testpilot.ru/bibl/chertok/kniga-4/g20.html

https://ru.wikipedia.org/wiki/Буран_(космический_корабль)

http://www.energia.ru/ru/history/systems/vehicles/vehicle_energia.html

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

Так же использовался док.фильм «Битва за космос. История русского шаттла» Реж. А.Славин

Размещено на Allbest.ru