Журнал Компьютерра - Журнал «Компьютерра» №43 от 22 ноября 2005 года

Крылатый конь и боевая колесница в космосе

А вот подход к созданию космической системы, тесно связанный с типичной для ИТ-отрасли идеологией свободного рынка.

В 1982 году бывший сотрудник NASA Дэвид Томпсон, окончивший под влиянием рыночных ветров «рейганомики» Гарвардскую школу бизнеса, основывает фирму Orbital Science. Начальный капитал - 300 тысяч долларов. Компьютерные стартапы начинали и с меньшего, но для космической отрасли, осыпанной золотым дождем правительственных средств, сумма смешная. В начале «орбитальные ученые» взялись за разработку твердотопливного «буксира» для челноков. Но гибель «Челленджера» убила этот рынок.

Томпсон нашел выход в коммерчески привлекательном проекте «Пегас» - крылатой ракете-носителе, стартующей с борта самолета, которая могла доставить 400 кг груза на экваториальную орбиту высотой 450 км. Разработка велась с весны 1987 года, первый старт состоялся 5 апреля 1990 года. На высоту 12 км ракету доставляет стратегический бомбардировщик B-52. Восемнадцатитонный «Пегас» интересен как тем, что создан исключительно на средства компании-разработчика, так и ролью, которую в нем сыграли компьютерные технологии.

Забавный факт - бортовой компьютер «Пегаса» разработан фирмой Aitech на базе баллистического компьютера, серийно производимого для основного боевого танка Армии обороны Израиля «Меркава» (на иврите - «боевая колесница»). Хорошо сочетается с крылатым конем - Пегасом. Да и то, что танк хоть по частям, но попадает на орбиту, довольно весело. (В 1930-40 гг. для нужд десанта проектировались крылатые танки, с навесными крыльями, - это абсурд, но не шутка!)

В начале прошлого века даже крепежные детали авиационных двигателей было легко отличить от применяемых в общем машиностроении по изящным, предельно облегченным формам. Современные бортовые ЭВМ так легки и компактны, что сфера их применения почти не ограничена. Впрочем, советские разработчики автоматических межпланетных станций подбирали для своих аппаратов арматуру, выпускаемую массово - пусть даже в автомобильной промышленности. Именно за счет гигантских объемов производства и предельной отлаженности технологий обеспечивалась уникальная живучесть «Венер», первыми сорвавших покров тайны с Утренней звезды.

Но в «Пегасе» было и принципиальное новшество, порожденное computer science. Фронтиром высоких технологий тридцатых годов была аэродинамика. Лучшие кадры работали в советском ЦАГИ и американском Лэнгли. Развивалась теория - вспомним хотя бы классические исследования флаттера, выполненные Мстиславом Всеволодовичем Келдышем. Но главенствующая роль принадлежала эксперименту. Гигантские, поглощающие энергию целого завода аэродинамические трубы. Объемистые атласы профилей.

С крылатой ракетой «Пегас» началась новая эпоха. Развитие как компьютерных мощностей, так и теории имитационного моделирования позволило специалистам из Центра Эймса рассчитать полет ракеты с качеством, достаточным для того, чтобы обойтись без продувок в аэродинамических трубах. «Цифра» дала возможность воспроизвести сложнейшие условия гиперзвукового полета.

Выдающийся физик Ричард Фейнман называл проблему турбулентности, рвано-вихревых движений в сплошных средах, одной из ключевых в современной физике. Компьютерное моделирование позволило решить эту проблему на практике уже в конце 1980-х. Вычислительные модели обеспечили превосходное совпадение с реальностью для скоростей носителя, идущего с аэродинамическим качеством, от 0,8 М до 8 М (М - число Маха, отношение скорости аппарата к скорости звука, более информативное в аэродинамике, нежели абсолютная скорость).

Еще один интересный штрих. Наземные средства радионавигации - гиперболические (разностно-дальномерные, использовавшие фазовый или импульсно-фазовый метод измерения разности расстояний до наземных станций) системы, вроде некогда популярной «Лоран», - вытеснены спутниковой GPS. А B-52, доставляющий «Пегас» на стартовую высоту, пользуется радионавигационной системой - почти как пионерские V-2 и первые «Атласы». Это необходимо для точного совпадения вектора скорости самолета с плоскостью запуска носителя. При этом заметно улучшаются динамические характеристики системы.

Правда, рожденный ползать - как любят говорить десантники - летать не может. Во всяком случае - долго. И при модификации носителя до уровня «Пегас-XL» компьютер с танка был заменен вдвое более легким (4,5 кг) продуктом фирмы Oettle amp; Reicher, в значительной степени созданным на базе элементов общего назначения. Надежность современных стандартных электрорадиоэлементов такова, что они подходят и для войны, и для космоса. И на стартовую высоту «Пегас-XL» затаскивается уже не бомбовозом, а сугубо гражданским лайнером фирмы Lockheed, модель «Тристар». Так дешевле! Но все равно вывод нагрузки «Пегасом» обходится в 20-25 млн. долларов.