נחיתה אוטומטית "בורן"
קוראים קבועים יודעים שהאירוע הזה לא יכול לחלוף על פני תשומת לבי, מכיוון שהשתתפתי בעבודה על הבוראן בזמן שעבדתי בלשכת העיצוב הניסיוני של מוסקבה מאדים. אם כי לא ב"גבולות מתקדמים" ביותר. היה משתה במלון "אוקראינה", שם חגגנו את האירוע הזה, באמת נהדר עבורנו. והיו תוכניות לטיסה הבאה, גם לא מאוישת, אבל הרבה יותר, והייתה עבודה על התוכניות האלה.
ואז היה נצחיות בוצית, ואז, ב-1993, סגירת התוכנית...
עדיין לא כתבתי על הבוראן עצמו, למרות שהפרק עליו הוא הבא בסדרה הלא גמורה שלי על היסטוריה פרויקטים של חלליות מאוישות לשימוש חוזר. עם זאת, הוא כתב על ההיסטוריה של יצירתו, וגם על טיל אנרג'יה. ועכשיו אני לא אכתוב על בוראן ככזה, כי זה לא צריך להיות פוסט בבלוג, אלא מאמר אמיתי, ואולי יותר מאחד. אבל אנסה להראות את תחום האחריות של המחלקה שלנו.
עשינו מה שברית המועצות סיפקה, כנראה העדיפות הברורה היחידה לכולם בהשוואה למעבורת האמריקאית. אנחנו, המחלקה שלנו, יצרנו את המתחם האלגוריתמי והתוכנה לנחיתה אוטומטית של הבוראן. עד כמה שידוע לי, לאמריקאים יש משטר כזה, אבל הוא מעולם לא הוחל. המעבורות שלהם תמיד הונחתו על ידי טייסים.
כעת, למיטב הבנתי, משימת הנחיתה ללא השתתפות הצוות נפתרה - הרי הם נוחתים מל"טים, כולל גדולים. אבל, לדעתי, ספינות נוסעים עדיין לא נוחתות "במכונה". ואז, אני יודע בוודאות, שדות תעופה מאובזרים יכולים להביא ספינות ספינות מצוידות לגובה של 15 מטרים. הבא הוא הצוות. המשימה הוחמרה בשל העובדה שהאיכות האווירודינמית של הבוראן בתת קולי הייתה בערך מחצית מהאיכות של מטוס הנוסעים דאז - 4,5 לעומת 8-10. כלומר, הספינה הייתה "קרובה פי שניים לברזל" ממטוס נוסעים רגיל. מה שלא מפתיע כאשר משווים את הצורה שלהם.
נחיתה אוטומטית של גוש 100 טון היא דבר מסובך מאוד. לא יצרנו שום חומרה, רק תוכנה למצב הנחיתה - מרגע ההגעה (בעת הירידה) לגובה של 4 ק"מ ועד לעצירה על המסלול. אנסה לתאר בקצרה מאוד כיצד נוצר האלגוריתם הזה.
***
ראשית, התיאורטיקן כותב את האלגוריתם בשפה ברמה גבוהה ובודק אותו מול מקרי מבחן. האלגוריתם הזה, שנכתב על ידי אדם אחד, "אחראי" על פעולה אחת, קטנה יחסית. ואז יש שילוב לתוך תת-מערכת, והיא נגררת לדוכן דוגמנות. בדוכן "מסביב" האלגוריתם הפועל על הלוח, ישנם מודלים - מודל של דינמיקה של המנגנון, מודלים של גופים מבצעים, מערכות חיישנים וכו'. הם גם כתובים בשפה גבוהה. לפיכך, תת-המערכת האלגוריתמית נבדקת ב"טיסת המתמטיקה".
לאחר מכן מביאים את מערכות המשנה ונבדקות שוב. ואז האלגוריתמים "מתורגמים" מהשפה ברמה גבוהה לשפת המכונה המובנת (OCVM). כדי לבדוק אותם, כבר בצורה של תוכנית מובנית, ישנו עמדת דוגמנות נוספת, הכוללת מחשב מובנה. ואותו הדבר כרוך סביבו - מודלים מתמטיים. הם, כמובן, משתנים בהשוואה למודלים בעמדה מתמטית בלבד. הדגם "מסתובב" במחשב מיינפריים. אל תשכח, אלה היו שנות ה-1980, המחשבים האישיים רק התחילו והיו בעלי עוצמה נמוכה מאוד. זה היה הזמן של מיינפריים, היו לנו זוג של שני EC-1061s. וכדי לחבר את המכונה המשולבת עם המודל המתמטי במחשב אוניברסלי, יש צורך בציוד מיוחד, הוא נחוץ גם כחלק מהעמדה למשימות שונות.
למעמד הזה קראנו חצי טבעי - אחרי הכל, בנוסף לכל מתמטיקה, היה בו מחשב על סיפון אמיתי. הוא יישם את אופן הפעולה של תוכניות על הסיפון, שהוא קרוב מאוד לזמן אמת. הרבה זמן להסביר, אבל עבור המחשב המשולב זה היה בלתי ניתן להבדיל מזמן אמת "אמיתי".
מתישהו אתכנס ואכתוב איך עובד מצב HIL - למקרים זה ואחרים. בינתיים אני רק רוצה להסביר את הרכב המחלקה שלנו - הצוות שעשה את כל זה. הייתה לה מחלקה מורכבת שעסקה במערכות החיישנים והמפעילים המעורבים בתוכניות שלנו. הייתה מחלקה אלגוריתמית - אלה למעשה כתבו אלגוריתמים על הלוח ועבדו אותם על מעמד מתמטי. המחלקה שלנו עסקה בא) תרגום תוכניות לשפת המחשב המשולבת, ב) יצירת ציוד מיוחד לספסל בדיקה חצי טבעי (עבדתי כאן), וג) תוכניות לציוד זה.
למחלקה שלנו אפילו היו מעצבים משלה שיצרו תיעוד לייצור הבלוקים שלנו. והייתה גם מחלקה מעורבת בהפעלת התאום EC-1061 הנ"ל.
תוצר הפלט של המחלקה, ולפיכך של לשכת העיצוב כולה במסגרת הנושא "הסוער", היה תוכנית על סרט מגנטי (שנות השמונים!), אשר נלקחה הלאה כדי לעבוד.
הבא הוא הדוכן של מפתח הארגון של מערכת הבקרה. הרי ברור שמערכת הבקרה של מטוס היא לא רק מחשב על הסיפון. המערכת הזו נוצרה על ידי ארגון גדול בהרבה מאיתנו. הם היו המפתחים וה"בעלים" של המחשב המשולב, הם מילאו אותו במגוון תוכנות שמבצעות את כל מגוון משימות השליטה בספינה מהכנה לפני ההשקה ועד לכיבוי המערכת לאחר הנחיתה. ואנחנו, אלגוריתם הנחיתה שלנו, שבמחשב המובנה הזה קיבלנו רק חלק מזמן המחשב, מערכות תוכנה אחרות עבדו במקביל (ליתר דיוק, הייתי אומר כמעט מקביל). הרי אם מחשבים את מסלול הנחיתה זה לא אומר שלא צריך עוד לייצב את המכשיר, להדליק ולכבות כל מיני ציוד, לשמור על תנאים תרמיים, ליצור טלמטריה וכו' וכו' וכו'. על...
עם זאת, בואו נחזור לעבוד על מצב הנחיתה. לאחר שהתאמן במחשב מיותר סטנדרטי כחלק ממכלול התוכניות, סט זה הועלה לדוכן של מפתח הארגון של החללית Buran. והיה דוכן שנקרא דוכן בגודל מלא, שבו הייתה מעורבת ספינה שלמה. כשהתוכניות רצו, הוא נופף במעליות, זמזם בכוננים וכל מיני דברים כאלה. והאותות הגיעו ממדדי תאוצה וג'ירוסקופים אמיתיים.
ואז ראיתי מספיק מכל זה בבוסטר Breeze-M, אבל בינתיים התפקיד שלי היה די צנוע. לא נסעתי מחוץ ללשכת העיצוב שלי...
אז עברנו דוכן בגודל מלא. אתה חושב שזהו? לא.
לאחר מכן הייתה המעבדה המעופפת. זהו ה-Tu-154, שבו מערכת הבקרה מוגדרת כך שהמטוס מגיב לפעולות הבקרה שיוצר המחשב המובנה, כאילו לא מדובר ב-Tu-154, אלא בבוראן. כמובן שאפשר "לחזור" במהירות למצב רגיל. בורנסקי הופעל רק למשך הניסוי.
כותרת המבחנים הייתה 24 טיסות של עותק של הבוראן, שנעשו במיוחד לשלב זה. הוא נקרא BTS-002, היו לו 4 מנועים מאותו Tu-154 והוא יכול היה להמריא מהרצועה עצמה. הוא נחת בתהליך הבדיקה, כמובן, כשהמנועים כבויים - אחרי הכל, "במדינה" החללית נוחתת במצב תכנון, אין עליה מנועים אטמוספריים.
ניתן להמחיש את המורכבות של עבודה זו, או ליתר דיוק, של המכלול התוכנה-אלגוריתמי שלנו. באחת הטיסות BTS-002. טס "בתוכנית" עד שהנחתת הראשית נגעה ברצועה. לאחר מכן הטייס השתלט והוריד את משענת האף. ואז התוכנית נדלקה שוב והובילה את המכשיר לעצירה מוחלטת.
אגב, זה די מובן מאליו. בזמן שהמכשיר באוויר, אין לו הגבלות על סיבוב סביב כל שלושת הצירים. והוא מסתובב, כצפוי, סביב מרכז המסה. כאן הוא נגע ברצועה בגלגלי העמודים הראשיים. מה קורה? סיבוב גליל כבר אינו אפשרי כלל. סיבוב הגובה אינו עוד סביב מרכז המסה, אלא סביב ציר העובר דרך נקודות המגע של הגלגלים, והוא עדיין חופשי. והסיבוב לאורך המסלול נקבע כעת בצורה מורכבת לפי היחס בין מומנט השליטה מההגה וכוח החיכוך של הגלגלים על הרצועה.
הנה מצב כל כך קשה, שונה בתכלית הן מהטיסה והן מהריצה לאורך נתיב "שלוש הנקודות". כי כשהגלגל הקדמי נופל על הנתיב, אז - כמו בדיחה: אף אחד לא מסתובב לשום מקום...
... אוסיף כי בעיות, מובנות ובלתי מובנות, הובאו אלינו מכל שלבי הבדיקה, נותחו, חוסלו ושוב הלכו לאורך כל הקו, מהדוכן המתמטי ועד ל-BTS בז'וקובסקי.
***
הנה לך. כולם יודעים שהנחיתה עברה ללא דופי: שגיאת זמן של שנייה אחת - לאחר טיסה של שלוש שעות! - סטייה מציר הרצועה היא 1 מ', בטווח - כמה עשרות מטרים. החבר'ה שלנו, אלה שהיו ב-KDP - זה בניין שירות ליד המסלול - אמרו שהתחושות היו - מילים לא יכולות לבטא. ובכל זאת, הם ידעו מה זה, עד כמה הכל עבד כשורה שם, אילו מיליוני אירועים קשורים זה לזה התרחשו בחיבור ההדדי הדרוש כדי שהנחיתה הזו תוכל להתרחש.
בפאתי שדה התעופה יוביליני בבייקונור. עכשיו זה רק שדה תעופה, טסתי ממנו. והוא נבנה כמסלול ההמראה הראשי להפעלת מערכת תחבורה החלל אנרג'יה-בורן. מטבע הדברים, טיסת בוראן היחידה שהתקיימה הסתיימה כאן ... צילום: גלינה יודקו
ואני אגיד עוד דבר: "בוראן" נעלם, אבל החוויה לא אבדה. עבודה זו הצמיחה צוות נפלא של מומחים מהשורה הראשונה, בעיקר צעירים. המטען ממנו היה כזה שהצוות לא התפרק לקרקע בשנים קשות, וזה איפשר בדיוק באותן שנים ליצור מערכת בקרה לשלב העליון בריז-מ. זו כבר לא הייתה מערכת תוכנה, כבר היה המחשב המובנה שלנו בתכנון משלנו, ובלוקים השולטים בכל המכונות המשולבות - מנועים, סקוויבים, מערכות קשורות ממפתחים אחרים וכו'. וגם יצרנו קרקע- מתחם מבוסס לבדיקה והכנה לפני השקה של השלב העליון.
כמובן ש"בריזה" נעשתה על ידי כל לשכות העיצוב. אבל תפקיד חשוב מאוד, בעיקר ביצירת מכלול התוכנה, היה על ידי אנשי בוראן - אנשים שבנו ושכללו את עצם הטכנולוגיה של ביצוע עבודה רבה במהלך אפוס בוראן בהשתתפות מאות מומחים מעשרות של פרופילים שונים. ועכשיו ללשכת העיצוב, שהוכיחה את ערכה, יש עוד הרבה עבודה...
מידע