12 квітня - одна з найбільш знаменних дат сучасності. Саме в цей день далекого 1961 році льотчик-випробувач Юрій Гагарін став першим космонавтом в історії людства. Тисячі років еволюції технологій і наукових знань дозволили людям нарешті виконати заповітну мрію - стати на крок ближче до зірок. І комп'ютерні технології зіграли в цю подію далеко не останню роль.
Безсумнівно, 60 років тому ніхто і уявити собі не міг обчислювальних можливостей сучасних комп'ютерів. А наші сучасники при згадці техніки тих часів уявляють собі величезні обчислювальні центри, повні численних миготливих ламп, зчитувачів перфокарт і іншого устаткування, серйозно поступається звичайному смартфону. Але що саме за техніка дозволила нам зробити перші кроки в космічну еру?
Поїхали!
Виведення на орбіту першого штучного супутника землі, запуску першого пілотованого космічного корабля і всім наступним пілотованим запусків аж до сучасних кораблів «Союз» ми зобов'язані створеної в 1954 році міжконтинентальної балістичної ракети Р-7 з усіма її подальшими модифікаціями. Але без точних розрахунків траєкторії польоту успішний запуск був би просто неможливий. І за ці розрахунки відповідала перша в СРСР серійно випускалася ЕОМ - «Стріла».
Розроблено дана ЕОМ була в 1953 році, і за наступні три роки було випущено всього сім її примірників, покликаних працювати в ключових галузях «народного господарства» країни. У тому числі і розраховувати траєкторії перших балістичних ракет, штучних супутників Землі, а так же перших пілотованих польотів у космос.
«Стріла» ставилася до ЕОМ першого покоління і мала досить скромними характеристиками:
- Продуктивність 2000 операцій в секунду;
- Оперативна пам'ять на електронно-променевих трубках: 2048 слів (2 кілобайт) по 43 двійкових розряди (бита) в кожному слові;
- Для постійної пам'яті використовувалися напівпровідникові діоди і накопичувачі на магнітній стрічці (до 100 000 43-розрядних слів). Введення і виведення інформації проводився за допомогою перфокарт, кожна з яких вміщала лише 12 43-розрядних слів.
Цей монстр містив в собі 6200 електровакуумних ламп, 60 000 напівпровідникових діодів, займав площу 300 квадратних метрів і споживав 150 кВт електроенергії, половина якої йшла на охолодження. Але яким би допотопним не здавався цей комп'ютер сучасному читачеві, його потужності цілком вистачило для того, щоб точно розрахувати траєкторію запуску, рух по навколоземній орбіті і повернення корабля на землю - все це відбувалося в автоматичному режимі, так як про можливості людини орієнтуватися в умовах космосу поки ще ніхто нічого достеменно не знав. Правда, у Гагаріна на критичний випадок був контрольний номер переказу системи сходу з орбіти в ручний режим, але цього не було потрібно.
Забавним фактом є те, що розрахунки для пілотованого запуску проводилися вночі - вважалося, що в нічний час доби буде простіше помітити можливу появу шпигунів в околицях обчислювального центру.
Також в музеї космодрому Байконур можна побачити і інші зразки використовувалася в ті часи комп'ютерної техніки. Наприклад, за обробку телеметричної інформації відповідала вважалася на ті часи «малої» ЕОМ першого покоління серії «Урал-1», що проводилася з 1957 по 1961 рік. Всього було вироблено 183 комп'ютера «Урал-1», що робить дану ЕОМ однією з наймасовіших за тими часами.
Цей комп'ютер був значно компактніше «Стріли» і займав «всього-лише» 70-80 квадратних метрів, використовуючи для роботи 1000 електровакуумних ламп. Однак і можливості теж були значно скромнішими:
- Продуктивність: 100 операцій в секунду;
- Оперативна пам'ять: 2048 слів (байт) по 18 двійкових розрядів (біт) в кожному слові або 1 024 слова по 36 розрядів;
- Постійна пам'ять на магнітній стрічці (40 000 36-розрядних слів).
Третім значущим «космічним» комп'ютером, які працювали над розрахунком траєкторій орбіт штучних супутників і пілотованих кораблів була третя серійно випускалася в СРСР ЕОМ - БЕСМ-2. До речі, саме на цьому комп'ютері були проведені розрахунки траєкторії першої успішної міжпланетної місії, що закінчилася 14 вересня 1959 року посадкою на поверхню супутника Землі космічного апарату Луна-2 з пам'ятним вимпелом на борту.
БЕСМ-2 могла похвалитися продуктивністю 20 000 операцій в секунду, оперативною пам'яттю на феритних сердечниках об'ємом 2048 39-розрядних слів (для цього знадобилося 200 000 сердечників).
Обчислювальні потужності забезпечували 4 000 електронних ламп і 5 000 напівпровідникових діодів. У період з 1958 по 1962 рік було вироблено 67 таких машин.
Ручна робота
Однак віддамо належне основним і незамінним інструментом інженерів початку «століття космічних швидкостей і технічного прогресу» - логарифмічною лінійці. Саме з її допомогою проводилася, перевірялася і в спішному порядку коректувалася чимала частина складних розрахунків, які прокладали людині шлях за межі земного тяжіння.«Кімната була обладнана телефонного, телеграфного та іншими видами зв'язку. В основному робота йшла по картах Радянського Союзу. З техніки там один глобус стояв », - таким запам'ятав Центр управління польотом (ЦУП) 12 квітня 1961 генерал-майор, доктор технічних наук, професор Едуард Алексєєв.
І навіть Сергій Павлович Корольов - людина, що забезпечив СРСР лідерство в «космічній гонці» - всім іншим інструментам вважав за краще стару німецьку логарифмічну лінійку Nestler 23R.
Її прозвали «паличкою чарівника» - і це більш ніж заслужено, адже на створених під керівництвом і з прямою участю Корольова ракетах космонавти літають на орбіту до сих пір. І якщо хтось подумає, що «просто в СРСР було все настільки технічно відсталим, що доводилося дідівськими методами працювати», то корисною буде і наступна інформація: в той же самий час по інший бік океану трудився над створенням американської космічної програми іншої геній ракетобудування - Вернер фон Браун. Після Другої Світової війни він привіз з собою в США дві старі логарифмічні лінійки все тієї ж фірми Nestler і до самої смерті вважав за краще їх будь-яким іншим портативним обчислювальних пристроїв.
Вони були другими
Вернера фон Брауна ріднила з Корольовим не тільки спільна професія і фірма-виробник улюбленого обома інструменту для проведення розрахунків. Ракетно-космічну гонку вони почали з одного і того ж апарату - створена Сергієм Павловичем перша радянська балістична ракета Р-1 була точною копією V-2 (Фау-2) - сумно знаменитого творіння німецького конструктора.
Однак Вернеру фон Брауну його минуле серйозно завадило - американці довгий час не довіряли творцеві німецького «зброї відплати» і вважали за краще тримати його в стороні від своєї космічної програми. Але все змінилося в 1957 році, коли з запуском першого штучного супутника Землі стало очевидно - США в гонці космічних технологій програє. В результаті фон Браун в 1958 запустив на орбіту перший американський супутник, а вже в 1959 стартувала пілотована програма Mercury, результатом якої стали суборбітальні польоти в 1961 і перший американець на орбіті Землі 20 лютого 1962 року.
Але повернемося до комп'ютерів - вони працювали над космічними розрахунками і в Сполучених Штатах. І тут чільну роль грала фірма IBM. Відправку перших американців в навколоземний простір і на орбіту Землі забезпечували математичними розрахунками відразу чотири їх машини. При чому три з них були новітніми комп'ютерами другого покоління - створені в листопаді 1959 року транзисторні комп'ютери IBM 7090.
Вартість однієї такої машини становила 2,9 млн доларів. Але і потужність була відповідною: 100 000 операцій в секунду. Оперативна пам'ять складала 32 кілобайти - 32 768 слів (кожне в 36 біт довжиною). А замість громіздких вакуумних ламп серцем комп'ютера було більше 50 000 германієвих транзисторів.
Для постійної пам'яті використовувалися системи зберігання на магнітній стрічці IBM 729. На одній бобіні даного пристрою при щільності в 200 символів на дюйм можна було зберегти до 4 мільйонів шестібітних слів - 3 мегабайта інформації, що на ті часи було значним обсягом.
Два комп'ютери IBM 7090 були встановлені в центрі космічних польотів ім. Роберта Годдарда (Goddard Space Flight Center), штат Меріленд - вони були центральним мозком всієї системи, виробляючи основні розрахунки по запуску, траєкторії і позиції ракети, а також займалися пророкуванням того місця, де космічний корабель виявиться через певний час (спираючись на телеметричні дані з радарів). Також ці комп'ютери займалися візуалізацією всіх даних на всіх дисплеях в штаб-квартирі на мисі Канаверал.
Комп'ютери були об'єднані між собою, з системою наземних радарів і з мисом Канаверал посредствам революційної на той час мережі з 32 каналів з пропускною здатністю 2,4 кбіт / с.
Третій IBM 7090 був безпосередньо на мисі Канаверал і займався розрахунками за передбаченням зіткнень - звідси було і його назва IP 7090 (Impact Predictor). Однак при позаштатних ситуаціях даний комп'ютер міг допомагати по мережі двом своїм побратимам.
Четвертим комп'ютером в цій системі був ламповий комп'ютер першого покоління - IBM 709 зразка 1958 року. Він був розміщений на Бермудах і також був підключений до мережі, але грав роль дублюючого. Його штатної завданням був «обрахування інформації нормального орбітального польоту і обчисленням динамічної траєкторії з моменту запуску до моменту виходу апарату на орбіту».
Незважаючи на свою приналежність до першого покоління комп'ютерів, IBM 700-й серії міг похвалитися цілком непоганий на ті часи продуктивністю в 42 000 операцій в секунду, володів тим же об'ємом оперативної пам'яті, що і транзисторний IBM 7090, а також використовував ті ж консолі з магнітною стрічкою IBM 729 в якості ПЗУ.
Особливо варто відзначити, що саме на даному комп'ютері був вперше використаний FORTRAN - створений IBM перша мова програмування високого рівня.
Як бачите, американці лідирували в комп'ютерній галузі вже тоді. І космічна програма США була забезпечена ультрасучасної на ті часи технікою. Але випередити СРСР у далекому 1961 році ця їм не допомогло - орбітальним першопрохідцем став Юрій Гагарін.
PS
Звичайно, все «космічні» комп'ютери тих часів знаходилися на Землі і не мали жодного шансу на безпосередню участь в польоті - для цього вони були надто громіздкими, важкими і ненажерливими в плані енергоспоживання. Так що перший комп'ютер відправився в космос лише в 1965 році на американському пілотованому кораблі серії Gemini. Але дана обчислювальна машина, як і сам технологічно революційний на ті часи космічний апарат, до складу якого вона входила, заслуговують на окрему розповідь.
Канал iG в Telegram - t.me/iguides_ru Але що саме за техніка дозволила нам зробити перші кроки в космічну еру?