Лунные миссии «Артемида» и «Аполлон»: как работали системы доставки и возвращения

В дни годовщины запуска и аварии «Аполлона-13» я всё чаще ловлю себя на мысли, что думаю не столько о самом взрыве кислородного баллона, сколько о колоссальной работе, проделанной как до, так и после этой катастрофы. Вряд ли можно найти более убедительный пример того, насколько критически важна надёжность систем, чем этот драматичный полёт.

Наблюдая за недавней миссией «Артемида-2», я не мог не заметить как явные параллели с «Аполлоном-13», так и фундаментальные различия. Космический корабль Integrity, задействованный в «Артемиде-2», стартовал 11 апреля — ровно в ту же дату, что и Odyssey полвека назад. Хотя визуально аппараты схожи, Integrity заметно габаритнее и рассчитан на экипаж из четырёх человек, а не трёх. Однако внутри их разделяют десятилетия технологического прогресса. Самый яркий маркер этих перемен — вычислительные мощности. Мы живём в эпоху тотальной цифровизации, но в 60-е годы вычислительная техника лишь делала свои первые шаги, и высадка на Луну стала не только триумфом человеческой воли и интеллекта, но и убедительным доказательством мощи тогда ещё диковинного инструмента — компьютера.

Вспомним слова из The New York Times от 17 июля 1969 года, сказанные в канун исторического прилунения:

«Если бы мне предложили выделить одну технологию, которая внесла наибольший вклад в наш путь от орбитального проекта „Меркурий“ до лунной экспедиции „Аполлон“ всего за семь лет, я бы без колебаний назвал высокоскоростной компьютер»
— Кристофер Крафт, руководитель полётов НАСА, Центр пилотируемых космических аппаратов, Хьюстон.

Мэри Джексон была одним из «живых компьютеров», работавших с цифровыми компьютерами IBM. Её история рассказана в фильме «Скрытые фигуры».
Мэри Джексон была одним из «живых компьютеров», работавших с цифровыми компьютерами IBM. Её история рассказана в фильме «Скрытые фигуры».

В то время компьютеры были дефицитным ресурсом, но в программе «Аполлон» они стали фундаментом всего — от проектирования и моделирования до испытаний. Человеческие возможности по обработке данных просто не поспевали за тем объёмом вычислений, который требовался для успеха подобных миссий.

Сердце управления находилось в подвальных помещениях Центра управления полётами в Хьюстоне. Real Time Computing Complex (RTCC) объединял целый парк мейнфреймов IBM. Именно они в режиме реального времени отслеживали каждый параметр полёта, снабжали диспетчеров оперативной информацией, рассчитывали траектории и передавали критически важные команды непосредственно на борт.

Пульт управления полётами и мейнфреймы RTCC (НАСА/IBM)
Пульт управления полётами и мейнфреймы RTCC (НАСА/IBM)

Каждая консоль в зале управления была окном в ту или иную область анализа RTCC: полётный врач наблюдал за биометрией экипажа, инженер EECOM контролировал исправность бортовых систем жизнеобеспечения, а специалист по динамике полёта FIDO следил за тем, чтобы корабль чётко придерживался заданного курса.

Даже с учётом того, что по нынешним меркам мейнфреймы IBM 360 были довольно медлительны, в то время они стали незаменимым инструментом. Без их способности обрабатывать огромные массивы телеметрических данных успех лунной программы был бы просто недостижим для человека.

Большая часть данных, обрабатываемых центральными серверами IBM, поступала от специализированных вычислительных систем. Планирование миссий велось за годы до старта: продвинутые симуляторы позволяли отрабатывать как штатный сценарий, так и реагирование на всевозможные аварийные ситуации. Вспомогательные компьютеры от различных подрядчиков, таких как UNIVAC или General Electric, отвечали за передачу данных, связь и телевизионную трансляцию, поддерживая контакт с Землёй даже в сложных условиях.

Вершиной инженерной мысли тех лет был бортовой компьютер Apollo Guidance Computer (AGC), разработанный лабораторией Дрейпера и произведённый корпорацией Raytheon. Это был настоящий шедевр миниатюризации: устройство весом 32 кг обладало прочной клавиатурой, адаптированной для работы астронавтов в громоздких перчатках и условиях микрогравитации.

Ввод команд в модуль Display and Keyboard (DSKY) компьютера Apollo Guidance Computer во время симуляции
Ввод команд в модуль Display and Keyboard (DSKY) компьютера Apollo Guidance Computer во время симуляции

Наконец, «мозгом» ракеты «Сатурн-5» служил модуль Instrument Unit — вычислительный центр, управлявший полётом на всех критических этапах вывода корабля на орбиту.

Instrument Unit Сатурна-5 и его компоненты
Instrument Unit Сатурна-5 и его компоненты

Надёжность этой системы была легендарной: она пережила даже удар молнии во время старта «Аполлона-12». Вернер фон Браун недаром говорил: «Пока работает Instrument Unit, летит и „Сатурн“».

Благодаря самоотверженности наземных команд экипаж «Аполлона-13» благополучно вернулся домой более полувека назад. Позже астронавты направили специалистам IBM искреннее благодарственное письмо.

Этот документ — один из самых дорогих экспонатов в моей личной коллекции. Рядом с ним на полке соседствуют Lego-модели лунного модуля и командного отсека.

Письмо от астронавтов Аполлона-13 работникам IBM (из моей личной коллекции) 
Письмо от астронавтов Аполлона-13 работникам IBM (из моей личной коллекции) 

Уважаемые сотрудники IBM:

Миссия «Аполлон-13» стала одной из самых сложных в истории пилотируемой космонавтики. Если нас чему-то и научил этот полёт, так это тому, что в деле освоения космоса нет места компромиссам. Риски настолько велики, что допустима лишь абсолютная безупречность.

Каждый из вас, сотрудников IBM, может гордиться своим вкладом. Команды в Хантсвилле, Хьюстоне, на мысе Кеннеди, в Годдарде и Овего проделали феноменальную работу, обеспечив нашу безопасность. Мы доверились Instrument Unit и наземным вычислительным системам, и доверие это было оправдано. Ваш профессионализм проявлялся во всём: от системной архитектуры до личного вклада каждого инженера. Мы и наши коллеги-астронавты рассчитываем на вашу неизменно качественную работу в будущих экспедициях.

Перед стартом один из нас заметил в интервью: «Хотя мы и освоились в космосе, риск всегда остаётся с нами». Мир воочию убедился в справедливости этих слов. Мы надеемся, что каждый причастный к программе «Аполлон» сохранит этот принцип в своей работе.

За время миссий «Меркурий», «Джемини» и «Аполлон» мы привыкли полагаться на ваши стандарты качества. Безупречность — это вопрос вашей гордости, для нас же — вопрос выживания.

Примите нашу искреннюю благодарность за ваши успехи. Мы верим, что поддержка IBM продолжит приносить победы программе «Аполлон/Сатурн».

С уважением,

Джеймс Ловелл                                       Джек Суайгерт                                         Фред Хейс

Больше деталей о работе мейнфреймов в те годы можно узнать из увлекательной лекции моего коллеги Марка Нельсона.

После «Аполлона» IBM не остановилась в развитии, неоднократно меняя свой технологический облик. Сегодня компания продолжает задавать тренды в сферах ИИ, квантовых вычислений и устойчивого развития, сохраняя при этом верность партнёрству с НАСА.

Так, в прошлом году IBM и НАСА представили инновационную модель ИИ с открытым кодом для анализа солнечной активности, что крайне важно для защиты земных и космических технологий.

А совсем недавно, во время подготовки «Артемиды-2», системы на базе серверов IBM Power отвечали за управление предстартовым отсчётом, оперативно обрабатывая сотни тысяч телеметрических сигналов со всех узлов ракеты.

Технологический прогресс за последние полвека изменил всё до неузнаваемости. Однако, как показал опыт спасения «Аполлона-13», приоритеты остаются неизменными. Когда на карту поставлены человеческие жизни, надёжность перестаёт быть просто технической характеристикой — она становится высшей целью.

 

Источник

Читайте также