УСЛ-2 – космическая сеть

УСЛ-2 – космическая сеть

Вторая самостоятельная разработка СКБ КЗЭВМ

Мы уже отмечали, что понимаем под самостоятельной разработкой: это процесс: идея - доказательство жизнеспособности идеи - официальное признание – ТЗ – получение финансирования – разработка документации – макет – опытный образец – испытания опытного образца – документация серийного образца – подготовка производства - установочная партия – устойчивый серийный выпуск машины – организация сервисного обслуживания потребителя.

Разработка изделия УСЛ-2 - полностью самостоятельная разработка КЗЭВМ, выполненная под конкретные нужды развития космических программ СССР.

Напомним ситуацию на то время:

Проектируемые обитаемые орбитальные космические станции оснащались бортовыми ЭВМ. Перспективные сложные спутники также имели на борту счётно-решающие приборы, обеспечивающие функционирование по программам, загружаемым на борт космического объекта (КО) с земли. Средства загрузки программ на борт – командные радиолинии (КРЛ «Куб», «Коралл») уже были установлены и работали практически на всех НИП. Доставку разработанных программ к КРЛ обеспечивал комплекс «ЛУЧ», разработанный СКБ-245 и выпускаемый Казанским заводом ЭВМ (КЗЭВМ) в 1967-1968 гг.

В то же время практически все НИП ЦУКОС (научно-измерительные пункты), размещённые по всей территории страны от Евпатории до Камчатки, были оснащены стационарными универсальными ЭВМ, которые не были задействованы в этом процессе.

Комплекс «ЛУЧ» был разработан под конкретные технические параметры бортовых командоаппаратов спутников первого поколения. Он состоял из трёх устройств: «Луч-1» - передатчик, размещённый в Центре, «Луч-2» - приёмник, установленный на НИП (в здании КРЛ). Программы загружались в передатчик с перфоленты, передавались по государственной скоростной линии связи к приёмнику и выводились также на перфоленту. Перфоленты складывались в коробочку. В момент прохождения КО в зоне НИП программа с перфоленты через «Луч-3» вводилась в КРЛ и загружалась на борт. Загрузка выполнялась трёхкратно. Естественно, по линиям «Луч-1» - «Луч-2» передавались не только программы для КО, но и другая информация, в частности эфемериды, т.е. расчётные данные о времени и координатах появления КО в зоне конкретного НИП. Данные рассчитывались ВЦ вначале НИИ-4, а позднее КИКом (командно-измерительный комплекс) по данным орбитальных измерений, осуществляемых наземными пунктами. Они выдавались в виде целеуказаний для каждого НИПа и зависели от наклонения и высоты орбиты полета спутника, а также от географической широты, на которой располагался данный НИП.

Луч-3 имел существенный лимит по объёму передаваемой на КРЛ информации в связи с ограничениями по механике (скорость перфоввода и искрового контрольника) – не более 32 слов за один цикл, которых необходимо было выполнить три раза за один сеанс связи с КО. КО-низколёты (орбита 100 – 300 км) были в зоне видимости НИП всего около 6 минут. А на новые объекты необходимо было передавать программы объёмом в несколько сот 36-разрядных слов. Существующие средства не обеспечивали загрузку такого объёма данных на борт.

По проекту «Алмаз» ЦКБМ МОМ (бывшая ОКБ-52 МАП) под руководством Генерального конструктора Владимира Николаевича Челомея велась разработка орбитальной посещаемой станции (ОПС) и транспортного корабля (ТК) для задач Министерства Обороны. Задачи были аналогичны тем, что и у разрабатывавшейся в то время американской станции MOL (Manned Orbiting Laboratory) — ведения фотографической и радиотехнической разведки и управления с орбиты наземными военными средствами. Станция была оборудована длиннофокусными фотокамерами для съемки Земли и бортовыми ЦЭВМ серии «Аргон». Для транспортного корабля была разработана отдельная модификация БЦВМ «Аргон».

КБ С.П. Королёва также разрабатывало долговременную орбитальную станцию (ДОС), многие элементы конструкции и систем управления были заимствованы от ОПС «Алмаз», в том числе и БЦВМ.

В последствии обе эти станции вперемежку запускались под общим наименованием «Салют». Салюты-2, -3, и -5 – это, в самом деле, ОПС «Алмаз». Одновременно иметь на орбите ОПС и ДОС было невозможно – центр управления не справлялся с такой нагрузкой. Позже были запущены ещё два «Алмаза» в беспилотном варианте.

Поскольку работы В.Челомея по ОПС были развёрнуты значительно раньше, чем ДОС С. Королёва, то и недостатки наземной инфраструктуры, в том числе по «ЛУЧУ» были выявлены загодя. В связи с этим модернизация системы закладки программ на борт выполнялась в рамках проекта «Алмаз». Разработка модернизированного варианта была поручена СКБ КЗЭВМ, а выпуск аппаратуры – на Казанский завод ЭВМ.

Проектирование началось с разработки аванпроекта (руководитель темы А.У. Ярмухаметов). Основная идея проекта – использование ЭВМ М-220 (позже М-222), которыми были оснащены НИП, для приёма данных, хранения их и выдачи непосредственно на КРЛ в момент прохождения КО в зоне видимости НИП. Этим устранялись ограничения по скорости, свойственной механическим устройствам старой системы, обеспечивался темп передачи данных на борт до двух тысяч слов трёхкратно за сеанс. Кроме того, существенно повышалась надёжность системы в связи с исключением из процесса механических устройств и бумажных перфолент. Попутно обеспечивалась он-лайн загрузка в ЭВМ любой другой информации, поступающей по линиям связи, превращая ЭВМ НИП а элемент сети.

При выполнении аванпроекта прорабатывались следующие вопросы:

- Логическое сопряжение СПД и КРЛ с ЭВМ М-220 по приёму и выдаче информации

- Физические проблемы помехозащищённой передачи данных по территории НИП.

- Замена системы «ЛУЧ» на более современные СПД

 Было предложено применить ранее не используемые (но заложенные при проектировании М-220) команды комплексирования ЭВМ, обеспечивающие параллельные приём и выдачу массива данных и управление этим процессом.

Физические проблемы передачи данных заключались в удалённости здания вычислительного центра от зданий КРЛ (до 1 км) и прохождения трассы линии связи между ними по территории с интенсивными импульсными помехами (антенные поля на территории НИП. Например, на центрах дальней космической связи в Симферополе и Евпатории работали передатчики с антеннами диаметром до 40 метров и мощностью 50 КВт). Было предложена оригинальная система помехозащищённого кодирования с квитированием и переспросами.

Максимальная сессия связи могла быть от Крыма (Симферополь) до Камчатки (Ключи). Выяснилось, что имеющиеся, современные и перспективные на то время цифровые СПД не могли обеспечивать устойчивую связь на таких протяжённых линиях связи. Аванпроектом было предложено сохранить существующую систему связи ЛУЧей как наиболее надёжную.

Более того, аванпроект предусматривал минимальное вмешательство в отработанные длительной эксплуатацией интерфейсы между компонентами существующей системы. В проекте было предложено не разрабатывать систему заново, а «врезать» ЭВМ в существующую путём создания «Устройства сопряжения ЭВМ М-220 с устройствами «ЛУЧ». Комплект УС должен был состоять из 2 устройств – стойки сопряжения с ЭВМ (на ВЦ), стойки сопряжения с Луч-2 и Луч-3 (в здании КРЛ) и скоростной помехозащищённой линии связи между стойками. Работа заключалась в следующем: в режиме приёма данные через Луч-1, протяжённую линию связи, Луч-2, стойку сопряжения с ЛУЧ, скоростную ЛС и стойку сопряжения с ЭВМ загружались непосредственно в оперативную память (ОП) М-220. Данные в режиме выдачи из ОП М-220 через стойку сопряжения с ЭВМ, ЛС, стойку сопряжения с ЛУЧ поступали на Луч-3 и далее на КРЛ. Все механические ограничения снимались, заданный ТЗ темп передачи данных обеспечивался, а существующие интерфейсы были полностью сохранены.

Аванпроект был заслушан на техсовете СЕВиСРУ (служба единого времени и счётно-решающих устройств) в\ч 32103 ЦУКОС ((Центрального управления космических средств МО СССР) под председательством полковника Воронова, одобрен, устройство получило шифр «УСЛ-2», СКБ КЗЭВМ было поручено приступить к разработке изделия, а заводу – к подготовке производства.

Работы велись отделом 2 СКБ (начальник отдела Ю.Н.Савватеев). Разработка документации и наладка опытного образца выполнялись бригадой под руководством А.У. Ярмухаметова. Поскольку проект курировался военным представительством (ВП МО), все члены бригады имели соответствующий допуск, было выделено отдельное помещение (вне здания СКБ).

В устройстве были применены конструктивы и элементная база ЭВМ М-222, за исключением ячейки приёмо-передатчика ЛС. Схему ячейки разработал М.З. Шагивалеев с применением экзотических тогда туннельных диодов.

При наладке опытного образца наибольшей проблемой являлась комплексная наладка системы в составе УСЛ-2, ЭВМ М-220 и Луч. Для этого был разработан «Имитатор». Имитатор полностью повторял интерфейс межмашинного обмена М-220 и цепи внешних интерфейсов Луч-2 и Луч-3 как логически, так и аппаратурно – были применены «родные» ячейки указанных устройств. Имитатор имел аппаратный датчик случайных чисел и обеспечивал нужный темп выдачи информации на сопрягаемые устройства системы с контролем передачи данных в различных режимах. ЛС имитировалась комплектом коаксиальных кабелей строительной длины 1 км. В дальнейшем, при стыковке опытного образца УСЛ-2 с реальными объектами, было доказано, что имитатор полностью обеспечивал достоверную проверку системы, и был принят в качестве стенда наладки и сдачи-приёмки серийной продукции.

Опытный образец подвергся заводским испытаниям под контролем ВП (прогоны на надёжность и на достоверность передачи данных с имитатором) и был отгружен на НИП-10 в Симферополь (Школьная) для стыковки с реальными объектами. От Заказчика в работах по комплексной наладке принимал участие программист майор Туманов. Система показала свою работоспособность, соответствие ТЗ, была подвергнута войсковым испытаниям и рекомендована к принятию на вооружение. Опытный образец УСЛ-2 оставлен на опытную эксплуатацию и в течение более полугода обеспечивал реальную боевую работу НИП-10.

Следует отметить конструктивное и деловое отношение сотрудников НИП-10 при развёртывании и испытаниях системы, в том числе начальника НИП полковника Бугаева в отличие от руководителей некоторых других НИП по отношению к «промышленникам» при монтаже и вводе УСЛ-2 на их объектах.

В 1971 году была запущена установочная партия устройств в количестве трёх комплектов. Наладку выполняла бригада Н.И.Макаровой с привлечением разработчиков.

Всего было выпущено в 1971-1972 гг. 15 комплектов и установлено на НИП Симферополь, Щёлково, Балхаш, Колпашево, Улан-Удэ, Енисейск, Ключи и др., а также в Голицино-2. При установке УСЛ-2 на объектах кроме бригады наладчиков активное участие принимали разработчики под руководством начальника лаборатории В.Ф.Гусева.

В дальнейшем, при замене на НИП ЭВМ М-220 на М-222 была проведена модернизация УСЛ-2 (разработчик – О.Е. Поливода).

Успешная разработка УСЛ-2 имела большое значение для СКБ и завода КЗЭВМ. Она показала, что СКБ в состоянии проводить самостоятельные работы в интересах Заказчика в лице МО, тесно взаимодействуя с ним как в процессе разработки, так и при внедрении в производстве и вводе в эксплуатацию спецтехники. Высокая репутация разработчика и производителя в дальнейшем обеспечили получение заказов заводу и привлечение СКБ для других работ в данной области, в частности при сопряжении ЭВМ НИП с системой сбора телеметрической информации СТИ-90 (руководитель работ от СКБ В.Гусев).

Для наземной инфраструктуры ЦУКОС внедрение УСЛ-2 также было большим шагом вперёд в использовании вычислительной техники. Разрозненные (автономные) ЭВМ НИП на огромной территории СССР были объединены в единую сеть передачи данных уже в 1972 году.

Автор А.Ярмухаметов

Ссылки на статьи по теме:

Статья К. Мурафы «ЛУЧ-Восток» >>;

Статья и фотогаллерея А.Ярмухаметова «ЭВМ в космонавтике» >>;

На оглавление «История КЗ ЭВМ» Все машины >>;

*************************************************************

Для тех посетителей музея, которые зашли в первый раз, или заглядывают нерегулярно необходимо обязательно заглянуть на эту сраничку >>>;

Новая статья для пенсионеров здесь >>;

Все права защищены © 2009 Казанский компьютерный музей