Astronautika: istorija

Odgovor SSSR-a na 'Apolo' – pola veka 'Apolla 11', deo III - B

Detalji

Kategorija: Istorija

Datum kreiranja: petak, 06 septembar 2019 12:05

Autor Draško Dragović

UNUTRAŠNJI FRONT

Međutim, istina je da sovjetska vlada i politički vrh nisu ozbiljno shvatili razvoj 'N1', a još manje lunarnu arhitekturu koja bi se suprotstavila 'Apolu'. Lider zemlje, Nikita Hruščov je kosmički program video kao dobar način da SSSR propagandno prihoduje, te je vršio pritisak na Koroljeva da sprovodi sve bombastičnije misije za širu javnost (let Terješkove, izlazak Leonova u kosmos, itd.), ali, paradoksalno, nije snažno podržavao njegov lunarni program, pogotovo što je smartao da je 'Apolo'ništa drugo do blef.

Odgovor SSSR-a na 'Apolo' – pola veka 'Apolla 11', deo III - A

Detalji

Kategorija: Istorija

Datum kreiranja: sreda, 04 septembar 2019 10:05

Autor Draško Dragović

Sedmog avgusta 1969. brod konstruisan za prevoz dva ljudska putnika poleteo je sa Zemlje i otprilike 3 dana kasnije proleteo iznad Meseca na visini od 1985 km pre nego što se vratio na našu planetu. Njegova kapsula je 14. avgusta sletela bez incidenta nakon obavljenog delikatnog dvostrukog ulaska u atmosferu – 'skip reentry'– kako bi se ubrzanje održalo u prihvatljivim granicama za buduću posadu uprkos letu brzinom od gotovo 40.000 km/h. Međutim, niko nije izašao iz kapsule nakon uspešnog sletanja. Misija nije bila deo programa 'Apolo', već se radilo o sovjetskom bespilotnom brodu '7K-Л1'№11, na Zapadu poznatom pod imenom 'Зонд7'. U njemu je oko Meseca putovalo nekoliko vrsta živih bića, ali nijedan čovek ... sem ako ne računamo upečatljivu zlatnu lutku opremljenu senzorima za merenje zračenja a čije lice je sumnjivo podsećalo na lice Jurija Gagarina.

Sedmog avgusta 1969. brod konstruisan za prevoz dva ljudska putnika poleteo je sa Zemlje i otprilike 3 dana kasnije proleteo iznad Meseca na visini od 1985 km pre nego što se vratio na našu planetu. Njegova kapsula je 14. avgusta sletela bez incidenta nakon obavljenog delikatnog dvostrukog ulaska u atmosferu – 'skip reentry'– kako bi se ubrzanje održalo u prihvatljivim granicama za buduću posadu uprkos letu brzinom od gotovo 40.000 km/h. Međutim, niko nije izašao iz kapsule nakon uspešnog sletanja. Misija nije bila deo programa 'Apolo', već se radilo o sovjetskom bespilotnom brodu '7K-Л1'№11, na Zapadu poznatom pod imenom 'Зонд7'. U njemu je oko Meseca putovalo nekoliko vrsta živih bića, ali nijedan čovek ... sem ako ne računamo upečatljivu zlatnu lutku opremljenu senzorima za merenje zračenja a čije lice je sumnjivo podsećalo na lice Jurija Gagarina.

Zemlja viđena sa Meseca, kako je to video 'Zond 7'11. avgusta 1969.

[O ovoj konkretnoj temi sam nekoliko puta sa različitim povodima pisao i ranije. Koga ovo posebno interesuje, može da na našem serveru pronađe mnogo toga.]

Uspešan let 'Zonda 7'[1] je bilo najbliži što je SSSR uspeo da se približi američkom programu 'Apola', ali je i to usledilo prekasno. Manje od mesec dana pre nego što su Armstrong i Oldrin prošetali Morem spokoja, bilo je očito da su Amerikanci pobijedili u 'Trci za Mesec'[2]. Za SSSR to je bio gorak poraz.

Sovjetski Savez je započeo kosmičku eru sa 'Sputnikom'1957. godine i, kasnije, vezanim kosmičkim uspesima jedan za drugim, potpuno ponižavajući svog rivala s druge strane Atlantika do te mere da ih je prisilio da donesu odluku o putovanju na Mesec kako bi svetu pokazali da su SAD ipak vodeća tehnološka sila.

Ali da li je SSSR ikada imao šanse da pobedi u ovom takmičenju?

Lutka koja je pre pola veka u 'Zondu 7'putovala oko Mesec.

Sovjetski Savez je neprekidno negirao da oni uopšte pokušavaju da pošalju svog čoveka na Mesec pre Sjedinjenih Država, ali već tada su zapadne obaveštajne službe i stručnjaci znali da istočna supersila izdvaja ogromne ljudske i ekonomske resurse za lunarni program sa ljudskom posadom. Problem je bio u tome što je sovjetski odgovor na program 'Apolo'kasnio i bio duboko pogrešan. I, kao da to nije bilo dovoljno, skromni ekonomski resursi su bili straćeni na nekoliko paralelnih programa koji su se međusobno takmičili. S druge strane, 'Apolo'je imao jasan i definisan cilj, posedovao je praktično neograničen budžet i kontrolisala ga je čvrsta organizacija koja je programom rukovodila centralizovano.

Bista Sergeja Pavloviča Koroljevau gradu Bajkonur. Samo ga mi tako zovemo, jer se on zapravo prezivao Karaljov.

KOROLJEV I MESEC

Ključ sovjetskih uspeha na početku kosmičke trke bila je ogromna snaga interkontinentalne rakete R-7 'Semjorka'u poređenju sa američkim raketama. 'Semjorku'je osmislio kaliningradski konstruktorski biro OKB-1 Sergeja Pavloviča Koroljeva(1907-1966), poznatog 'Glavnog inženjera' zemlje. Raketna jednačina Ciolkovskog ne oprašta, i ako su želeli da izađu iz niske Zemljine orbite Sovjetima su bile potrebne džinovske rakete. Stoga, ako je Sovjetski Savez želeo da zadrži svoju prednost u kosmosu, bilo im je potrebno da izgrade još veće rakete. Već krajem 50-ih, Koroljev je počeo da konstruiše nove snažnije rakete koje bi mu omogućile da dosegne svoj omiljeni cilj – Mars. U junu 1960, dekretom №715-296 Komunističke partije i Veća ministara SSSR-a industrija je pozvana na izgradnju teške rakete mase između 1000 i 2000 tona, koja bi mogla da podigne između 60 i 70 tona u nisku orbitu oko Zemlje, ali bez jasno zacrtanog cilja za takvu raketu. U Koroljevljevom birou su predlagane velike dvostepene rakete poput 'JAHR-2'(rus. 'ЯХР-2'), u osnovi 'Semjorka'na steroidima, koja bi bila opremljena sa 6 bočnih blokova ('bustera') umesto sa 4, i centralnim stepenom s termičkim nuklearnim motorima.

'JAHR-2'je bila prva velika orbitna raketa razmatrana u SSSR-u. Imala je istu konfiguraciju kao 'R-7', sem što je 6 bočnih bustera (umesto 4) bilo uvećano za 50%. Centralni II stepen je trebalo da ima nuklearni motor koji bi kao gorivo koristio amonijak. Otkazana je 1949. Trebalo je da ima težinu 888 tonai visinu 44 metra, i snagu da ponese 35-40 tona u orbitu. Rađena je i varijanta od 2000 tona, koja bi ponela korisni teret od 150 tona!

Raketa 'Vostok', proistekla je iz prvog balističkom interkontinentalnog projektila u istoriji, R-7 'Semjorke'('Sedmice').

OKB-1 je ubrzo odustao od razvoja nuklearnog motora usled tehničkih poteškoća i usredsredio se na projekat[3]teške potpuno hemijske rakete nazvane 'N-1', ili 'N1'('N' potiče od ruske reči носитель, tj. 'raketa' na našem),ili poГУКОС-u11A51, iako se njen dizajn nije potvrdio usled nedostatka sredstava[4]. Godine 1961. sve se promenilo nakon govora predsednika Džona F. Kenedija i njegove odluke da se Amerika okrene ka Mesecu. Međutim, gotovo niko u SSSR-u nije shvatio Kenedija ozbiljno. Za sovjetsko partijsko i armijsko rukovodstvo, predsednikov govor je bio puki blef koji nije zavređivao preveliku analizu. Možda bi i bilo tako da Kenedi nije ubijen 1963, ali bilo kako bilo fakat je da je njegova odluka označila početak programa 'Apolo'i start Trke za Mesec. Zanimljivo, gotovo u isto vrijeme kada je Kenedi održao svoj slavni govor u Kongresu u maju 1961. – taj govor ne treba mešati sa onim koji je četiri meseca kasnije održao na stadionu Rajsu Teksasu – vlada SSSR-a je objavila novu uredbu u kojoj je nosač 'N1' prvi put pomenut, kao i njegov značaj za nacionalnu odbranu. Prvo lansiranje je bilo planirano za 1965. godinu, ali, još jednom, za ovu raketu nije bio navođen nijedan konkretan cilj.

Sovjetski lunarni globus druge strane.

Američki program za osvajanje Meseca je bio isključivo politički motivisan i predstavljan je kao trka dva društvena i civilizacijska koncepta.

Kenedi je Nasi dao jasan i definisan cilj. Međutim, agenciji je trebalo više od godinu dana da finalizuje svoje planove za Mesec. Sredinom 1962. odlučeno je da se izgrade dve letilice: komandno-servisni modul(CSM), kako je i planirano, i lunarni modul(LM). Odabrana arhitektura je bila tipa LOR(Lunar Orbit Rendezvous[5]), čime je povećana korisna masa rakete. Tačnije, odabrana je raketa 'Saturn C-5'– kasnije poznatija kao 'Saturn V'– umesto manje 'Saturn C-3'ili veće verzije 'Nove', kao što je bila 'SaturnC-8'.

Ali važno je da je NASA, pre tog datuma, već počela da razvija tehnološke elemente koji će joj pružiti presudnu prednost u trci za Mesec. Naprimer, 1959. godine testiran je prototip vrlo moćnog motora F-1na kerozin i tečni kiseonik (kerolox) koji bi se koristio u prvom stepenu 'Saturna V', dok je u novembru 1961. kompanija 'North American'dobila ugovor da izradi CSM i realizuje svoj vrlo napredni dizajn. Druga krucijalna prekretnica je postignuta u oktobru 1962. godine, kada je izvršeno prvo probno paljenje kriogenog motora J-2. Ovaj bi se motor koristio u drugom stepenu S-II i u trećem stepenu S-IVB 'Saturna V'. Primena kriogene tehnologije – tečnog vodonika i kiseonika – brutalno je povećala nosivost 'Saturna V'.

Nasuprot ovom, u SSSR-u je tek trebalo obaviti gotovo čitav posao. Koroljevljev biro OKB-1 je 1962. usavršio konstrukciju kosmičkog broda 'Sojuz'za tri osobe. 'Sojuz'– izvorno poznat kao 'Sever'– mogao je da vrši letove do Meseca, ali je bilo planirano i da ta kosmička letilica izvršava misije u niskoj orbiti i na orbitnim stanicama. Napravljeno je nekoliko verzija čak i za vojne potrebe. Dok se 'Apolov'CSM nalazio gotovo pri kraju konstrukcije, 'Sojuz'se raspršio na nekoliko divergentnih pravaca. I, kao da to nije dovoljno, arhitektura za putovanje na Mesec još nije bila iskristalisana.

Brod 'Sojuz'(7K-T).

Genijalci iz OKB-1 su proučavali nekoliko metoda za putovanje do našeg satelita, ali je Koroljevu najdraži, poput Fon Braunu, bio je EOR(Earth Orbit Rendezvous), tj. tehnika koja bi pomoću nekoliko lansiranja sastavila brod u niskoj orbiti i onda krenula prema Mesecu. Već 1958, Koroljev je od svog kolege i saradnika ing Mihajla Tihonravova[6]naručio studiju o metodi slanja broda 'Vostok-3KA'oko Meseca pomoću nekoliko lansiranja. On je 1962. predložio projekt '7K-9K-11K', po kojem je trebalo pomoću tri lansiranja poslati putnički brod 'Sojuz'('7K') na put oko Meseca. Let bi se izveo uz pomoć pogonskog stepena ('9K') koji bi bio snabdevan gorivom iz višetonskog tankera ('11K').

Ali 'Apolo'nije bio ograničen na cirkumnavigacioni let oko Meseca. Da bi adekvatno odgovorili na američki izazov, Sovjeti su trebali da se koncentrišu na Mesečevu površinu, a to je zahtevalo izgradnja 'N1', bez obzira na odabranu arhitekturu. 16. aprila 1962. vlada SSSR-a je objavila dekret №346-160ss koji je naglašavao potrebu za razvojem 'N1', a već 16. maja 1962. OKB-1 je predstavio idejni projekat ove rakete. Mesec bi bio samo jedan od mogućih ciljeva ove divovske rakete, ali je razmatrana i njena funkcija u izgradnji velikih orbitnih stanica. Sovjetski Savez još uvek nije ozbiljno shvatao Kenedijev izazov.

Teška trostepena raketa 'N1'. Njen prvi stepen je ušao u istoriju kao najjači ikad napravljen. Raketa je trebalo da odnese u nisku orbitu oko 95 tona, a ka Mesecu da pošalje oko 23,5 tone.

DŽINOVSKI 'N1'

Raketa 'N1' je rođena početkom 60-ih godina iz tehnoloških i resursnih ograničenja OKB-1. S visinom od 105,3 metara, maksimalnim promerom od 16,9 metara i lansirnom težinom koja bi dosezala 2800 tona, bila je to orijaška raketa koja je svakako trebala da bude dostojan takmac 'Saturnu V', ali ... S jedne strane, lokacija Baikonurovog lansirnog centra – Tjura-Tama – bila je prilično nepovoljna. Geografska širina sovjetskogkosmodromaod 46° severno u odnosu na 28,5° rta Kanaveral, snažno je kažnjavala sposobnost nošenja korisnog tereta ove rakete u nisku orbitu (pored toga, najmanji nagib orbite rakete ispaljene sa Bajkonura je bio 52° kako bi se izbegao let iznad kineske teritorije). S druge strane, dok su stepeni S-IC, S-II i S-IVB 'Saturna V'bili prevoženi na Floridu brodovima ili avionom, 'N1' je trebao da bude sastavljana in situzbog ograničenja koja su nametali prečnici tunela sovjetske željezničke mreže (proučavana je mogućnost korištenja velikih dirižabla ili otvaranja monstruoznih vodnih kanala do Bajkonura, ali za takve poduhvate jednostavno nije bilo ni novca ni vremena). Nepotrebno je reći da je kontrola kvaliteta u lansirnom centru bila znatno komotnija od onih u različitim konstruktorskim biroima koji su bili odgovorni za projekat.

Kuznjecovljev motor NK-33, unapređena verzija NK-15, (GRAUindex11D51) pet decenija kasnije biće korišćeni na raketama 'Antares'i 'Sojuz-2.1v'.

Ali Ahilova peta 'N1' bio je njen pogonski sistem. U to vreme, glavni konstruktorski biro zadužen za raketne motore u SSSR-u je bio OKB-456 Valentina Petroviča Gluška[7]. On je blisko surađivao sa Koroljevom u projektima za svoje projektile i obojica su održavali bliske lične odnose, koji nisu bili izuzeti od uspona i padova (1938. Gluško je bio jedan od onih koji su Koroljeva ocinkarili NKVD-u tokom staljinističkih čistki, što je Koroljeva osudilo na višegodišnji brutalni boravak u Kulama sibirskom gulagu koji ga je zamalo koštao života). Gluško je, pored ambicioznog, bio i pragmatičan čovjek. Nije iznenađenje da je bio zadužen za projektovanje najmoćnijih raketnih motora u tadašnjem SSSR-u. Treba da kažem sa je početkom 60-ih godina većina raketa koristila hipergolična goriva (derivate hidrazina i diazot-tetroksida).

Raketa 'N1-3L'snimljena u septembru 1968. na lansirnoj rampu u Bajkonuru. Snimak je napravio američki špijunski satelit KH-8 'Gambit 3'.

Ta goriva su bili idealna za upotrebu u projektilima, jer su mogla da se čuvaju spremna za korišćenje duži vremenski period, dok su se kerozin i tečni kiseonik čuvali u tankovima samo nekoliko časova, što je značajno smanjivalo efikasnost nuklearnih projektila. Slaba strana je bila ta što su, osim što su vrlo otrovne, hipergolične komponente bile korozivne i kancerogene, i uz to mnogo manje efikasne. To je značilo da je efikasnost hipergoličnih motora – merena specifičnim impulsom (I_sp) – bila niža od snage keroloksa ili kriogenih motora. Kod vojnih projektila efikasnost motora je sekundarni faktor, ali kod lunarne rakete to je presudno. Kao rezultat, Gluško nije želeo da gubi vreme konstruišući snažan, složen i skup motor kako bi udovoljio Koroljevu koji se zalagao za gradnju hipergoličkih motora za druge biroe, poput Vladimira Čelomeja ili Mihajla Jangela.

Međutim, neslaganje dvojice inženjera nije započelo s 'N1', kao što se često podvlači u mnogim knjigama i dokumentarcima, već krajem 50-ih, tokom konstruisanja strateških projektila 'R-9'[8]i 'GR-1'[9]. Gluško je uvek oslikan kao neki bad guyu filmovima, ali je veliki paradoks u tome što je zapravo Gluško bio u pravu: hipergolički pogon je bio mnogo bolji za balističke projektile. Projektili Koroljevljevog konstruktorskog tima iz OKB-1, bazirani na keroloxu, poput 'R-7', pokazali su se inferiornim od onih koje su predlagali Čelomej[10]i Jangel[11].

Petostepeni'N1-3L'se u februaru 1969. podiže vertikalno radi lansiranja. Imala je visinu od 105 metara i težinu s gorivom od 2750 tona. Lansiranje nije uspelo. Raketa je nosila brod 'Zond 7K-L1S'(modifikacija 'Sojuza 7K-L1') za let oko Meseca.

Ponekad se pominje i da Gluško nije bio u stanju da iz(g)raditi motore sa velikim potiskom, ali je to potpuno netačno. Krajem 60-ih, Gluškov biro je dizajnirao RD-270(rus. Ракетный двигатель 270), jednokomorni hiperbolički motor[12]potiska 6700 kN, koji se takmičio u istoj ligi kao i 'Saturnov'F-1 (potisak od 7800 kN). U svakom slučaju, bez mogućnosti da sarađuje sa Gluškovim biroom OKB-456, Koroljev je bio prisiljen da se za pomoć obrati birou OKB-276 iz Samare Nikolaja Kuznecova, ne bi li mu oni izgradili odgovarajuće keroloxmotore. OKB-276 je u to vreme bio lider u konstruisanju snažnih mlaznih motora za bombardere, ali su bili 'gušteri' u konstruisanju raketnih motora. Uprkos svemu, uspeli su osmisle bipropelantni motor zatvorenog ciklusa sa obogaćenim oksidatorom, u to vreme u svetu vrlo napredne tehnologije. Kuznecov je 1962. dizajnirao kerolox motor NK-9za rakete 'R-9'i 'GR-1', sa potiskom od oko 450 kN, iz kojih će kasnije razviti naprednu verziju sa oznakom NK-19. Ali za prvi stepen 'N1' bio je potreban snažniji motor. Nakon mnogih napora, Kuznecovljev biro je uspeo da stvori NK-15sa potiskom od 1500 kN, odn. otprilike petinom potiska američkog F-1. Međutim, Koroljev nije mogao da pribegne tehnologiji kriogenih motora, tehnologiji koja bi sigurno značajno povećala performanse 'N1'. Ali iako je konstruisanje snažnog keroloxmotora bilo komplikovano već samo po sebi, kreiranje kriogenog motora jednakog američkom J-2[13]nije dolazilo u obzir.

Hipergolični motor RD-270(8D420) proizveden u Gluškovljevim fabrikama iz Himkija OKB-456. Sve do skora to je bio najjači motor proizveden u SSSR/Rusiji. U cilju dodatne zaštite od usijanja, izduvne mlaznice su bile prekrivene dioksidom cirkonijuma. Motor je biotežak 5603 kg, sa visinom od 4,85 m. (www.b14643.de)

Zbog ovih ograničenja pogonskog sistema, bilo je potrebno izdeliti raketu na više stepeni kako bi se dostigla očekivana nosivost prema Jednačini Ciolkovskog. Zbog toga je 'N1' trebalo da ima 3 stepena da bi dosegla nisku orbitu naspran 2 stepena 'Saturna V', čime se povećavala složenost rakete. Pored toga, trebalo je upotrebiti veći broj motora kako bi se nadoknadio manjak potiska motora Kuznecovljevog biroa. Prva stepen 'N1' (tzv. 'Blok A') posedovao je 24 motora NK-15, dok je drugi stepen ('Blok B') nosio 8 NK-15V (verzija NK-15 prilagođena za rad u vakuumu). Treći stepen ('Blok V') uključivao je 4 NK-19.

Da bi se pojednostavilo odvajanje stepena, koristio bi se metod tzv. vrućeg odvajanja, tj. stepeni su se razdvajali dok su motori prethodnog stepena još uvek radili[14]a u isto vreme su se palili i motori narednog stepena. Na taj način je omogućeno paljenje motora u letu, premda je bilo potrebno omogućiti da izduvni gasovi motore mogu da slobodno ističu. Zbog toga su prva tri stepena 'N1' bila povezana snažnim otvorenim rešetkama. Radi poređenja, 'Saturn V'je posedovao čitav niz motorčića na čvrsto gorivo kako bi se olakšalo paljenje i odvajanje stepena[15]('N1' je takođe imao neke, ali oni nisu bili tako bitni).

Za razliku od 'Saturna V', 'N1' nije imao rezervoare goriva sa zajedničkim zidovima, što je omogućavalo važnu uštedu težine, već je zbog ograničenja zavarivačke tehnika u Bajkonuru svaki tank kerozina i tekućeg kiseonika bio nezavistan i poduprt spoljnjom konstrukcijom koja je znatno povećavala konačnu težinu rakete. Kako bi sprečili pucanje rakete usled prevelike mase, inženjeri OKB-1 su doneli odluku da se izrade tankovi loptastog oblika – lopta je figura s najvećom zapreminom prema određenoj površini – tako da je 'N1' na kraju dobila neobičan stožasti oblik koja je do danas još uvek jedinstven.

'N1' u poređenju sa 'Vostokom', derivatom nuklearnog projektila 'R-7'. 'Vostok'je bila prva putnička raketa na svetu, ali i raketa čija je eksplozija na rampi 1980. odnela 48 života.

Rešetka između I i II stepena rakete 'N1' trebalo je da omogući rad motora II stepena 2 sekunde pre odvajanja I stepena. Kroz rešetku međustepena se vidi vrh tanka za gorivo.

Uprkos svojim ogromnim dimenzijama i velikom broju motora, ova verzija 'N1' iz 1962. je mogla da u orbitu ponese samo 75 tona, što je brojka znatno ispod približno 120 tona 'Saturna V'. Primena keroloxau svim stepenima i velika geografska širina Bajkonura skupo su koštali raketu. Uprkos svemu, ovaj kapacitet bio je dovoljan ako bi se sledila EOR šema leta onako kako je to želeo Koroljev[16]. No srž problema je bio u tome što još uvek nije bila odabrana arhitektura misije. OKB-1 se zalagao za misijsku šemu 'L3', koja se sastojala od dva ili tri lansiranja 'N1' u nisku orbitu, plus još jedno dodatno rakete 'Sojuz'koja bi odnela kozmonaute do kompleksa kada se ovaj sastavi u orbiti. Da se 1962. SSSR svim silama usredsredio na razvoj 'N1', lunarnu verziju 'Sojuza'i lunarnog modula, možda su mogli da prestignu 'Apolo'koristeći EOR šemu. Možda, ali to nikada nećemo da saznamo...

'N1' na putu ka lansirnoj rampi №110 kosmodroma Bajkonur.

[1]O ovom neverovatnom programu sam nedavno napisaoe-knjigu.

[2]Posledaj ovo.

[3]Ko je tata rakete nije tako prosto pitanje. Ima ih mnogo, jer je raketa bila samo deo džinovskog državnog projekta, a i on sâm je bio izdeljen u bezbroj segmenata. Uz to, kod Sovjeta je hijerarhijska struktira projektanata bila jako duga i razgranata, tako da su postojali projektanti, konstuktori, nosioci projekata, itd. a i oni su bili složeni prema stručnosti, iskustvu, funkcijama i partijskoj angažovanosti na glavne, generalne, odgovorne i bogtepitaj kako sve...

 Glavni rukovodilac idejnog projekta, odn. kako su to Sovjeti nazivali 'Generalni konstruktorfilijale' i načelnik, bio je Dmitri Iljič Kozlov, ratni heroj, profesor i akademik. Bio je vodeći konstruktor rakete 'R-5', a malo kasnije i 'R-7', rakete koja označava početak praktične kosmonautike. Za zasluge u prvom letu čoveka u kosmos 1961. je dobio odlikovanje Heroja socijalističkog rada. 
  Kao glavni konstruktor same rakete bio je Boris A. Dorofejev, aglavni konstruktor osnovnog korisnog tereta za 'N1', tj. kompleksa (u koji su ulazili lunarni brodovi – 'LOK'i 'LK'i 'Blok G'i 'Blok D') bio je Vladimir А. Borisovič.

 Osnovne projektne radove za 'N1'obavljao je kolektiv Kalininovog instituta NII-88iz podmoskovskog gradića Podlipke(danas grad Koroljev), no već tada je deo radova dat kujbiševskoj filijali №3 biroa OKB-1 (danas je poznat kao 'CSKB 'Progres').Projekat je zauzimao 29 tomova i 8 priloga

[4]'Bajke i zanimljivosti o ruskoj lunarnoj raketi N1'.

[5]Ovu ideju je početkom prošlog veka prvi predložio sovjetski samouki inženjer-amater JuriKondratjuk, o kome sam napisao zanimljivu priču. Iako je bio bez formalne škole, njegove ideje je koristila i Nasa. Postoji nekoliko verzija o konačnoj sudbini J. V. Kondratjuka. Po jednoj od njih, poginuo je u borbama oko Moskve. Ova verzija je prihvaćena od strane svih zvaničnih sovjetskih i ruskih izvora.

  Prema drugoj verziji, Kondratjuk nije poginuo, već su ga zarobili Nemci (ili se predao), a zatim je sarađivao sa Vernerom fon Braunom na projektu rakete 'Fau-2'. U prilog ovoj verziji govore dokumenti nekog nemačkog stručnjaka za rakete, u kojima se pominje izvesni čovek sa prezimenom Kondratjuk, sa kojim je ovaj Nemac morao da radi. Jedno vreme se čak pričalo da su Kondratjuk i fon Braun jedna te ista osoba…

[6]Samo da kažem da je OKB-1 osnovan 1946. isključivo kao organizacija za razvoj projektila, dok su svi radovi oko kosmičkih letilica bili koncentrisani u 'Odelenju №9'kojim je rukovodio ratni veteran i konstruktor Tihonravov. Oni su bili zaduženi za razvoj i lansiranje prvog veštačkog satelita.

[7]Jedan od najvećih konstruktora u istoriji. Iako su se poznavali iz mladih dana, bio je u ljudskom i inženjerskom ratu sa Koroljevom čitav život (o priorodi tog konflikta sam pisao u textu 'Zašto su Sovjeti izgubili Moon Race').
  Posle II sv. rata, Gluško je putovao u Nemačku i Istočnu Evropu da proučava nacistički raketni program. Odmah je postavljen na čelo biroa OKB-456 (kasnije NPO'Energomaš') gde konstruiše motore za projektile 'R-2', 'R-3', 'R-5'... R-7('Semjorka') je imala 4 njegova motora RD-107i jedan RD-108. Kasnije, kada je 1973. došao na čelo sovjetskog kosmičkog programa, suspendovao je razvoj rakete 'N1' (imala je 4 za redom katastrofalna probla leta) i započeo novu HLVraketu. Za to vreme, NASA je već proizvodila šatlove. Najveća životna greška mu je bilo što nije video značaj vodonika kao goriva.

[8]Dvostepeni interkontinentalni projektil iz perioda 1964-1976, sa NATO oznakom SS-8 'Sasin'. Mogao je da ponese glavu od 1600 km na daljinu od 11.000 km sa greškom od 2 km. Za razliku od prethodih projektila, kojima je za punjenje i lansiranje bilo potrebno više sati, ovaj je mogao da poleti za 20 min. od izdate naredbe. Bio je to poslednji sovjetski projekti sa kriogenim gorivom

[9]Ovo je bio Koroljevljev balistički kinetički trostepeni nuklearni projektil kojim su Sovjeti trebali da prvi put u istoriji gađaju ciljeve na Zemlji iz kosmičke orbite (program FOBS). Novitet je bio što su projektili mogli da gađaju bilo koju tačku na globusu. Ameri su se potrudili da još 1972. postignu bilateralni dogovor da se razlozi za ovakvo oružje eliminišu. Projektili su trebali da koriste iste lansirne rampe kao 'R-9'.

[10]Svetski poznat konstruktor, sa mnogim 'prvi' u istoriji. Najveća konkurencija Koroljevu (lunarna raketa 'UR-500', tj. 'Proton'). Napravio je (u OKB-52) prve protivbrodske krstareće rakete i interkontinentalne projektile iz kojih će nastati slavna kosmička raketa 'Proton'. Njegovi prvi sateliti ('Poljot') mogli su još tada da menjaju orbite; napravio je 20-tonski šatl 'Kosmoljot'; radio je na tajanstvenim vojnim orbitnim stanicama 'Almaz', koje će postati osnov za stanice 'Saljut', 'Mir'i 'Zvezda', itd.

[11]Još jedna opasna konstruktorska faca. Njegov biro OKB-586 u Ukrajini je ono što danas čini okosnicu ukrajinske kosmičke i vojne industrije. Oni su zapravo napravili prvi uspešni interkontinentalni projektil koji je bio razmešten po SSSR-u ('R-16'), a kasnije i 'R-36' (prvi sovjetski MIRV projektil),čija verzija će se kasnije pojaviti kao SS-18 'Satana'a danas kao termonuklearni RS-28'Sarmat'.

[12]Kao gorivo, sagorevan je nesimetričnidimetilhidrazin (UDMH) i azotni tetroksid (N₂O₄). Pritisak u komori je bio među najvećim ikad, oko 265 atm. Razvoj je započet 1962. i to je do danas najjači motor na svetu sa hipergoličnim gorivom. Nažalost, rad na razvoju motora (napravljeno je 27 kom.) prekinut je kada u razvoj Čelomejevljeve teške lunarne rakete 'UR-700'.

[13]Kriogeni raketni motor kompanije 'Rocketdyne'potiska 480 kN koji je bio korišćen na stepenu S-IVB (III stepen 'Saturna V'i II stepen 'Saturna IB') i na stepenu S-II (II stepen 'Saturna V'). Sagorevao je tečni vodonik i kiseonik.

[14]Kada se gorivo u stepenu istroši motori se gase, ubrzanje opada na nulu i raketa postaje bestežinska. Kao rezultat, gorivo počinje da se mućka i rasplinjuje po rezervoaru. To može da dovede do toga da gasovi uđu u dizne koje vode do motora i dospeju do turbopumpi, što dovodi do njihovog uništavanja i pada rakete. Postoji nekolikonačinadaseto izbegne, a najčešće se koriste mali tzv. 'ullage'motori koji obezbeđuju malo ubrzanje i tok goriva.
  Kao i uvek, Sovjeti su smislili prostiji dizajn: startujući III stepen dok je II stepen još uvek prikačen, moguće je izbeći 'ullage'motore i precizni tajming njihovog paljenja. I sâm mehanizam odvajanja je bio znatno prostiji. Loša strana je što je vrh prethodnog stepena trebalo dodatno izolovati da vreli gasovi ne bi napravili rupu na njemu, što je značilo dodatnu težinu za raketu. Uz to, otvorena rešetka između stepeni je povećavala otpor prilikom uzletanja.

[15]Npr. drugi stepen (S-II) je posedovao 4 (originalno 8) 'ullage'motora na ivicama međustepena. Treći stepen (S-IVB) je imao pomoćni pogonski sistem (motor APS) koji je imao i'ullage'funkciju.

[16]Možda ne znaš da je tri decenije kasnije EOR šema planirana za američki projekat'Constellation', ali je Obama čitav program otkazao 2010.

Računari 'Apola' – pola veka 'Apolla 11', deo II-B

Detalji

Kategorija: Istorija

Datum kreiranja: petak, 23 avgust 2019 10:05

Autor Draško Dragović

PLANIRANJE PUTOVANJA NA MESEC

Izrada softvera za 'Apolo'je bila daleko složenija zadaća od dizajniranja hardvera. AGC je postao tada poznat u svetu računara po svojoj inovativnoj arhitekturi. Iako bi iscrpna analiza ove teme zahtevala pisanje nekoliko knjiga – nešto što je već učinjeno – dovoljno je naglasiti da je LOL memorija kodirana u binarnom jeziku prevedena s jezika višeg nivoa nazvanog 'Interpreter', što je zauzvrat bilo izvedeno jednom vrstom 'operativnog protosistema' poznatog kao 'Executive...

PLANIRANJE PUTOVANJA NA MESEC

Izrada softvera za 'Apolo'je bila daleko složenija zadaća od dizajniranja hardvera. AGC je postao tada poznat u svetu računara po svojoj inovativnoj arhitekturi. Iako bi iscrpna analiza ove teme zahtevala pisanje nekoliko knjiga – nešto što je već učinjeno – dovoljno je naglasiti da je LOL memorija kodirana u binarnom jeziku prevedena s jezika višeg nivoa nazvanog 'Interpreter', što je zauzvrat bilo izvedeno jednom vrstom 'operativnog protosistema' poznatog kao 'Executive'[1]. Velika genijalnost 'Apolovog'AGC-a se krila u tome što je ovaj operativni sistem dozvoljavao pokretanje više programa istovremeno, što je predstavljalo rudimentni oblik onoga što danas zovemo multitasking. AGC je mogao da upravlja sa 7 programa odjednom prema važnosti, bez 'hanginga'ili resetovanja. Među glavnim menadžerima 'Apolovog'softvera bio je Hal Lejning Jr., koji će kasnije postati slavan kao jedan od izumitelja poznatog programskog jezika FORTRAN. Kao da to nije bilo dovoljno, AGC se mogao isključiti i uključiti za manje od dve sekunde bez gubitka podataka. Iz tog se razloga astronauti više nisu previše bojali ekvivalenta 'plavog ekrana' usred kritičnog manevra. U slučaju nužde, uvek je bilo moguće ponovo pokrenuti AGC i nastaviti kao da se ništa nije dogodilo.

Dr Hal Lajning(1920-2012) sa MIT-a, jedan od glavnih arhitekata AGC programiranja.

Iako su AGC računari na CSM-u i LM-u bili fizički slični, njihovi su softveri očito bio vrlo različiti. Operativni sistem, odn. softver koji je korišćen u računarima CGC (u komandno-servisnom modulu) nazvan je u misijama sa ljudskom posadom Sundisk,Sunspoti Colossus, a softver u računarima LGC (u lunarnom modulu) dobio je naziv Sunburst, Sundancei Luminary. Izrađeno je nekoliko verzija svakog – gotovo svaka misija je imala svoju verziju. U 'Apolu 11'korišćen je Colossus 2A– takođe poznat kao Comanche 055– korišten je u komandnom modulu, a Luminary 1A(revizija 99) u mesečevom modulu. Astronauti su komunicirali sa AGC-om koristeći interfejs u to vreme futurističkog izgleda koji se nazivao DSKY(Dispay and Keyboard). DSKY, izgovarao se kao 'diski', imao je rudimentne zelene digitalne ekrane i tastaturu s 19 dugmadi koja su sadržavala brojeve i razičite instrukcije. Danas mnogi ljudi mešaju DSKY sa samim AGC-om, iako je to bio samo interfejs (usput, ne mogu da odolim a da ne spomenem da se program zadužen za upravljanje DSKY-ovim ekranom zvao Pinball Game Buttons and Lights).

Evolucija 'Apolovih'operativnih sistema.

Evolucija i povezanost softvera CM AGC i LM ACG.

Preko DSKY-a astronauti su mogli da unose ili zahtevaju podatke. To se nije radilo direktno, već upotrebom 'verbs'('glagola', skupova naloga), 'nouns'('imenice', određeni redosled) ili programa. Ovi poslednji su predstavljali skup složenih instrukcija koje su mogle da posluže od sletanja na Mesec do poravnavanja navigacione platforme[2]. Naprimer, za vreme spuštanja i sletanja na Mesec, LGC je koristio programe P63, P64 i P66. Ako je astronaut hteo da odabere, recimo, program P63, morao je da u DSKY unese niz 'verb + 37 + enter + 63'('verb 37' je bila instrukcija zadužena za odabir odre-đenog programa). Za ostale zadatke potrebni su bili samo glagoli, poput aktiviranja automatskog pilota ('verb 46').

Detalj originalnog 'diskija'. Desno je delimična lista numeričkih kodova za 'glagole' i 'imenice' u 'Apollo Guidance Computeru'(AGC-u), odštampana kao podsetnik sa strane.

Dugmeta na DSKY-ju.

DSKY na glavnoj kontrolnoj tabli CSM modula.

Delovi DSKY-ja.

Brojevi prikazani na DSKY-ju nisu imali decimalni segment. Posade su morale da a prioriznaju koliko su iznosili celi delovi pojedinih značajnih brojeva svake veličine. Ali, uprkos svojim prednostima, AGC nije bila zver kojom se lako vladalo. Za usklađivanje inercijalne platforme bilo je potrebno pritisnuti između 30 i 130 dugmadi na tastaturi DSKY, a to je tokom putovanja na Mesec zahtevalo više od 10.000 pritisaka na dugmad. Posledica toga je bila ta da su posade provodile značajan deo vremena u kosmosu kuckajući instrukcije na tastaturii DSKY-ja. U komandnom modulu su se nalazila dva panela DSKY, jedan se nalazio na glavnoj instrumentnoj tabli, a drugi na stražnjoj strani pored sistema za navođenje i optičku navigaciju. U LM-u je postojao samo jedan DSKY, smešten na centralnoj konzoli između zapovednika i pilota lunarnog modula.

Kontrolni panel lunarnog modula sa DSKYna dnu.

Robustnost AGC se pokazala na 'Apolu 11'tokom kritične faze sletanja na Mesec. Baz Oldrin, pilot lunarnog modula, aktivirao je specifičan režim Doplerovog radar za spajanjeLM-a kako bi ovaj bio spreman samo za slučaj da moraju da prekinu silazak i spoje se ponovo sa CSM-om[3], što je zadatak koji nije bio predviđen čeklistom misije. Kao rezultat toga, LGC-ov Luminaryoperativni sustav je bio 'udavljen' jer je morao da upravlja dodatnim programom, te je tokom kritične faze aluniranja nekoliko puta aktivirao alarm '1202' i '1201' za preopterećenje sistema. Zahvaljujući multitaskingmogućnostima LGC-a, računalo se nije ugušio, već je restartovan bez gubitka podataka (zapamti da mu je za to bilo potrebno manje od dve sekunde). Niko u kontroli misije u Hjustonu nije znao šta znače ti alarmi, ali tim za usmeravanje misije (GUIDANCE[4]) smešten u drugoj sobi MOCR-a (Mission Operations Control Room), zadužen za nadgledanje rada LGC-a, znao je šta znače i zvao svog šefa, GUIDO oficira Stiva Bejlsa, obavestivši ga da se ništa neće dogoditi sve dok se alarm ne počne da javlja kontinuirano i uzrokuje restart sa gubitkom podataka.

Deatalj DSKY-a u lunarnom modulu.

Početak kodova Colossusa 2A(Comanche 55), 'operativnog sistema' za AGC 'Apola 11'.

I CGC i LGC su sačinjavali sistem navođenja i primarne navigacije 'Apola', ili PGNCS(Primary Guidance, Navigation and Control System), što se izgovaralo kao 'pings'. Međutim, uprkos činjenici da je LGC bio vrlo siguran, NASA je želela rezervni sistem na lunarnom modulu kako bi osigurala da se astronauti ne sruše na površinu tokom sletanja ili uzletanja, dva kritična manevara koja se nisu mogla ponoviti ili stopirati radi analize mogućih grešaka. Zbog toga je LM nosio drugi računar poznat kao AGS(Abort Guidance System), koji se izgovarao kao 'aggs'. AGS je zapravo bio komercijalni računar 'MARCO 4418' sa ROM i RAM memorijom od po 2 kB (zapravo, 18-bitnih 'reči'). Imao je svoj poseban displej sličan DSKY-ju, ali je dobio ime DEDA(Data Entry and Display Assembly) i bio je smešten sa leve strane upravljačke konzole, ispred pilota lunarnog modula.

Kontrolni panel DEDAu lunarnom modulu 'Apola 11'rezervnog računara AGC. Računar je proizvela kompanija 'TRWInc.' nezavisno od razvoja računara AGCi PGNCS. 'MARCO' (skraćeno od 'Man Rated Computer') bio je težak 14,8 kg, imao dimenzije 12,7×20,3×60,33 cm i trošio je 90 W struje. Zbog vrste memorije bio je sporiji od AGC-a, mada su neke operacije izvođene brže nego na AGC.

Danas je uobičajeno da se u mnogim tekstovima o 'Apolu'AGS DEDA zbog svoje sličnosti meša sa AGC DSKY. Međutim, AGS je bio znatno jednostavniji element. AGS je koristio navigacione podatke LGC-a, tako da je jedan od najtežih zadataka pilota lunarnog modula bio da ručno unosi te podatke u AGS pre svakog kritičnog manevara. Pored toga, koristio je jednostavniji i manje robustan IMU od PGNCS-a. Srećom, tokom čitavog programa 'Apolo'nikada se nije ukazala potreba za korišćenjem AGS-a, iako je njegov rad testiran u 'Apolu 10'. AGS je dobar odgovor na pitanje 'da li bilo moguće putovati na Mesec sa jednostavnijim računarom?'. Odgovor je 'da', iako je, očito, AGS bio manje siguran od LGC-a. Sa druge strane, u komandnom modulu PGNCS-ov rezervni sistem se nazivao SCS(Stabilization and Control System). Za razliku od rezervnog računara AGS lunarnog modula, koji je bio rudimentniji računar od AGC-a, rezervni sistem SCS je u osnovi bio vrlo jednostavan analogni računar – pre kalkulator – koji se bavio samo automatskim pilotiranjem broda i imao jednostavnije žiroskope od onih kod IMU-a.

Elementi SCS-a, PGNCS-ov bekap sistem u kontrolnom modulu (u osnovi jednostavni analogni računar koji je osiguravao fly-by-wire).

Margareta Hamilton, jedna od glavnih 'Apolovih'programera, u CSM-ovom simulatoru.

INERCIONA PLATFORMA

Glavni računar AGC(Apollo Guidance Computer) bio je odgovoran za kontrolu letilice i njenih motora a, u zadacima navođenja i navigacije, koristio je podatke IMU platforme i zvezdani navigacioni sistem (kao što smo videli, skup ovih elemenata tvorio je primarni navigacioni sistem, ili PGNCS). IMU je imao samo tri žiroskopa – jedan po svakoj osi – i, zbog ovog ograničenja, astronauti su morali da budu oprezni tokom svojih manevara kako ne bi blokirali platformu, situaciju koja je poznata i kao 'gimbal_lock', što sam ja nazvao 'zaključavanjekardana[5]'.

Do zaključavanja kardana dolazi kada dve ose žiroskopa završe u istoj ravni, tako da IMU podaci više nisu pouzdani i moraju da se 'resetuju' spoljnjim podacima. Nije bilo potrebe, ali ponovna poravnanja platforme bila su velika muka za posadu (očito, da se zaključavanje dogodilo tokom kritične faze misije, stvar bi potencijalno mogla da bude vrlo važna).

Kardanski sistem. Inerciona platforma sa žiroskopima i akcelerometrima.

FDAI, ili 'veštački horizont' sa zonom blokade platforme koju su astronauti želeli da izbegnu. Crveni krug pokazuje zonu u kojoj inercioni kardani ulaze u opasnost da budu zaključani (kardani po 2 ose se poravnaju) izazivajući gubitak položajne referece. Pogledaj kako su astronauti 'Apola 13'izašli na kraj sa zaključavanjem kardana. Desno: veštački horizont na 'Apolu'bio je težak 2 kg.

Podaci IMU-a o položaju broda u odnosu na odabrani referentni sistem predstavljeni su na upravljačkoj tabli CSM-a i LM-a pomoću instrumenta FDAI(Apollo Flight Director Attitude Indicator), koji su astronauti nazvali '8 ball', i koji je izgledao kao jednostavni veštački horizont poput onoga koji se nalazi u bilo kojoj letilici[6]. Astronauti su insistirali na uključivanju FDAI-ja u CSM, premda su mnogi inženjeri smatrali da ovi previše robuju svom vazduhoplovnom iskustvom (upotreba FDAI-ja u LM-u je bila opravdanija jer na Mesecu postoji referentni horizont). FDAI je imao crveno obojeno područje koje vizualno upozorava astronaute na rizik od zaključavanja kardana.

Elementi PGNCSlunarnog modula.

Zanimljivo je da bi se ograničenje zaključavanja kardana lako moglo izbeći ugradnjom četvrtog žiroskopa. Ne ulazeći dalje u detalje, LVDC(Digital Computer Computer Launch Vehicle) računari 'Saturna V'i brodova 'Gemini'su dobili ovu četvrtu jedinicu kako bi izbegli blokiranje platforme. Međutim, NASA je odlučila da na brodovima za Mesec koristiti samo tri žiroskopa kako bi spriječila da IMU dobije na težini, posebno zbog strogih ograničenja težine lunarnog modula. Uz to, tri žiroskopa su akumulirala manje pogrešaka od četiri, što je platformu činilo preciznijom. No paradoksalno je bilo da bi astronauti, kako bi izbegli zaključavanje kardana, trošili više vremena i goriva nego što je potrebno – da i ne spominjem dodatnu tenziju uzrokovanu neprestanim vođenjem računa o tome tokom manevrisanja – tako da, gledano iz te perspektive, ušteda težine verovatno nije bila dobra ideja.

Presek kroz IMUi njegovi delovi. Žiroskopi (IRIGs, Xg, Yg, Zg) beleže promene položaja, a akcelerometri (PIPAs, Xa, Ya, Za) beleže promene ubrzanja.

PUT NA MESEC UZ POMOĆ ZVEZDA

Za redovno usklađivanje IMU-a, AGC je koristio kompleksni zvezdani optički navigacioni sistem pomenut ranije. Da je 'Apolo'bio konstruisan samo nekoliko godina kasnije, nema sumnje da bi se ovaj sistem sastojao od automatskih senzora, ali NASA je želela dodatni stepen redundantnosti za slučaj da se računar pokvari. Glavni optički navigacioni sisitem komandnog modula koristio je mali teleskop nazvan AOT(Alignment Optical Telescope) i sekstant (SXT) njujorškog proizvođača 'Kollsman Instrument Co.'.Sekstant je imao okular koji je pružao 28× uvećanje, dok onaj kod teleskopa nije imao povećavanje. Oba su okulara bila na stražnjoj strani komandnog modula, u podnožju sedišta astronauta.

Dijagram 'Apolovog'teleskopa.

Ron Evans('Apolo 17') gleda kroz sekstant PGNCS-a komandno-servisnog modula. Desno od okulara se nalazi manualni AOT.

Dizajniranje optike komandnog modula nije bio prost zadatak, jer je oprema morala da bude konstruisana tako da ne ugrožava celovitost termičkog štita (optički otvor je bio smešten u onom delu štita koji se najviše zagrejavao). Po originalnom projektu, mehanizam optike je trebalo da može da se otvara, ali su američki inženjeri bili zgroženi mogućnošću da se ovaj sistem ne zatvori tokom ponovnog ulaska u atmosferu i izazove neplaniranu turbulenciju.

Iz optičkog sistema LM-a izostavljen je sekstant i ugrađen je samo teleskop AOT u periskopskoj konfiguraciji. Zbog ovih ograničenja, optički sistem LM-a omogućavao je jedino podatke o orijentaciji modula ali ne i o njegovom položaju i putanji, dok su sekstant i teleskop CSM-a uspevali da ponude oba parametra.

Otvori na komandnom modulu za teleskop AOT i za sekstant.

Otvor optičkog teleskopa na lunarnom modulu.

Položaj optičkog sistema u 'Apolovom'komandnom modulu.

Osnovni koncept sistema je bio neverovatno genijalan. Svi GCG i LGC računari su sadržavali u memoriji podatke o položaju čak 37 zvezda, koje su bile fiksirane na nebeskom svodu i služile za definisanje glavnog referentnog sistema, poznatog pod opskurnom skraćenicom REFSMMAT(Reference to Stable Member Matrix). Ovaj se referentni sistem menjao u skladu sa letilicom i fazom misije, tako da ih je postojalo devet različitih vrsta (npr. lansirna rampe, niska orbita, putovanje ka i sa Meseca, lunarna orbita ili površina Meseca). U najjednostavnijem slučaju, to je onaj sa LM, orijentacija broda je mogla da se utvrdi promatranjem kroz teleskop AOT čiji je okular posedovao rešetkastu končanicu. AOT je mogao da se okrene samo ka šest unapred određenih područja na nebu, koja su pokrivala uglove od po 60°.

AOT lunarnog modula.

Vidno polje teleskopa lunarnog modula.

Ako je putnicima na Mesec bila poznata pozicija makar dve referentne zvezde, lako su uspevali da odrede orijentaciju broda. Astronauti su samo morali da odaberu jednu od referentnih zvezda i naznače računaru – pritiskom na dugme – trenutak u kojem je zvezda presekla ose x i y teleskopske končanice. Ponavljajući isti manevar s drugom zvezdom sa liste, računar je uspevao da utvrdi orijentaciju broda u odnosu na odabrani REFSMMAT. Ako se lunarni modul nalazio na Mesečevoj površini, ponekad se sa AOT-om nije mogla da vidi druga zvijezda, ali zauzvrat, gravitacioni vektor ubrzanja – koji je pokazivao ka središtu Meseca – mogao je da zameni nedostajuću zvezdu. Naravno, modul je na Mesečevoj površini bio nepokretan, pa astronauti nisu mogli da čekaju da zvezda preseče ose končanice. Ono što su učinili jeste rotiranje končanice dok se jedna od osa ne poklopi sa tom zvezdom i uđe u ugao nagiba okulara i udaljenosti do centra končanice u računaru. (Ovo zvuči a i jeste komplikovano – a kako drugo! – ali možda će ti biti jasnije ako pogledaš ovo.) Ovi poslednji podaci mereni su indirektno okretanjem okulara sve dok se zvezda nije poklopila sa Arhimedovom spiralom koja je takođe bila označena na končanici.

AOT-ova končanica na lunarnom modulu i metod određivanja orijentacije broda korišćenjem dve zvezde i njihovog položaja na končanici okulara.

Za navigaciju u CSM-u, sistem je bio sličan ali precizniji, zahvaljujući korištenju sekstanata. Da bi kalibrisao IMU, pilot komandnog modula –u 'Apolu 11'to je bio Majkl Kolins – unosio je kôd zvezde kako bi od računara zatražio da usmeri optiku sektanta prema njoj. Pilot je tada mogao tačno da izmeri odstupanje od središta okulara nastalo usled nakupljenih pogrešaka u platformi. Zatim je samo morao da pomiče vidno polje sekstanta sve dok se zvezda ne pojavi u središtu i tad pritisne dugme kako bi računaru bilo jasno gde se zvezda uistinu nalazi.

Džim Lovel koristi PGCNS optiku tokom cislunarne misije 'Apola 8'.

Ta se tehnika koristila za navigaciju, odn. za određivanje orijentacije broda, ali za vođenje broda bilo je potrebno znati položaj. U većini knjiga o 'Apolu'oba se koncepta mešaju, ali se očito vrlo razlikuju. Poznavanje orijentacije – ili 'položaja' – broda je neophodno, ali nije dovoljno za planiranje propulzivnih manevara misije. Kao što smo videli, s optičkim sistemom LM-a nije bilo moguće odrediti položaj modula, već samo njegovu orijentaciju, ali CSM je imao ovaj kapacitet. Kako je to postizano?

Rad sa sekstantomradi određivanja položaja 'Apolo'letilice.

Referentne zvezde 'Apola'. Zvezde 3, 17 i 20 zapravo su bila imena posade 'Apollo 1'napisana unazad. Navi(γCassiopeiae) bio je Ivan (Virgil Ivan Grissom); Regor(γVelorum) bio je Roger (Roger Chaffee); Dnoces(Talithaili iota Ursae Majoris) second (Ed White II). Posada im je dala imena u šali zbog toga što su ih teško pronalazili, a kasnije je to zadržano.

Zvezdana kartasa 'Apolovim' zvezdama. Skoro sve su bile preve ili druge veličine. Uobičajeno je bilo da se koriste po tri zvezde za sigurnu navigaciju.

Ključ je bio u korištenju sekstanta. Ovaj instrument je imao dva pravca gledanja koja su mogla biti postavljena na isti okular. Pomoću programa P23, astronaut je desnom rukom kontrolisao orijentaciju CSM-a pomoću komandi sličnih onim na levom sedištu komandnog modula[7]. Svemirska letilica bi se kretala sve dok se jedna od sekstantovih pravaca gledanja ne bi usmerio na određenu tačku, koja je mogla da bude Zemljin horizont, Mesečev horizont ili određeno područje na Mesečevoj površini (takođe i na Zemljinoj površini, ali u niskoj orbiti određivanje položaja sekstantom nije bilo prioritetno). Zatim je levom rukom upravljao dvoosnom kontrolom koja mu je dopuštala pomicanje sekstantske optike sve dok drugi pravac gledanja ne bi bio usmeren na drugi objekt, obično na jednu od referentnih zvezda. Nakon što bi se dve slike složile, astronaut je pritiskao dirku 'mark'kako bi pokazao računaru relativne uglove između dve slike. Ponavljajući manevar nekoliko puta i s nekoliko zvezda ili referentnih tačaka, mogla se postići vrlo velika preciznost u određivanju položaja broda. Ključ ove tehnike je da Mesec i Zemlja nisu bili statični objekti za brod 'Apolo', već da su to tela koja su menjala svoju prividnu veličinu u svakoj fazi misije, zavisno od udaljenosti do oba.

Sekstant i AOT sa 'Apola'nazivali su se i OUA– Optical Unit Assembly. Služili su za traženje referentnih zvezda i repera na Mesecu (ili Zemlji) radi preciznog merenja uglova radi navigacije.

U većini slučajeva, CM pilot je koristio teleskop za lociranje ciljane zvezde, a potom je tražio zvezdu u uvećanom vidnom polju sekstanta (28×) radi preciznog merenja.

U lunarnoj orbiti je korišten program P22 sa dva površinska markera kao referenci za sekstant. Astronauti su davali nadimke mnogim obeležjima na Mesečevom terenu, ne zbog njihovog ćefa ili sujete, već zato što su boravili na njemu. Možda je najpoznatiji primer planina Merlin (Mount Marilyn), planina koju je Džim Lovel krstio tokom misije 'Apola 8'u čast svoje supruge i koja je korišćena kao referenca prilikom sletanju 'Apola 11'. Merenje položaja je bilo posebno precizno određivano nekoliko sati pre i posle glavnih manevara paljenja motora tokom misije, poput TLI(trans-lunar injection) prema Mesecu, LOI(lunarorbit insertion) i TEI(trans-Earth injection) prema Zemlji. S druge strane, astronauti u Mesečevom modulu su određivali vreme koje je bilo potrebno za prelet iznad dve površinske referentne tačaka kako bi se na elegantan način procenio njihov položaj sa lunarne orbite zahvaljujući Keplerovim zakonima, i na taj način delomično kompenzovali ograničenja njihovog optičkog sistema.

Oldrin i Lovel, posada 'Džeminija XII'.Baz Oldrin (levo) drži u ruci mali sekstant kako bi proučio njegovu sposobnost u utvrđivanju položaja broda.

Sekstant na 'Džeminiju XII'.

Tokom programa'Džemini'testirana je upotreba sekstanta u orbiti i proverena njegova prikladnost kao alata za utvrđivanje položaja i trajektorije. Pre ponovnog ulaska u Zemljinu atmosferu, pilot komandnog modula je takođe procenjivao putanju pomoću zemaljskog horizonta i neke zvezde ili Meseca kao referentne vrednosti, ali nije koristio sekstant, već relativni položaj tih objekata u odnosu na ugravirane oznake na levom prozoru komannog modula. Da bi se to postiglo, kapsula se morala okrenuti ka Zemlji ubrzo nakon odvajanja servisnog modula i pre nego što je ternoštit okrene napred.

Položaj Meseca u odnosu na Zemljin horizont radi određivanja trajektorije komandnog modula pre ponovnog ulaska u Zemljinu atmosferu.

Korištenje položaja Meseca u odnosu na CSM-ov prozor za zadatke navođenja.

Iako su astronauti isprva vrlo oklevali da koriste sistem za navođenje i navigaciju (PGNCS, Primary Guidance, Navigation and Control System), ubrzo su postali stručnjaci za njegovo korištenje i takmičili se jedni s drugima kako bi videli ko je taj koji je dobio maksimalnih 'pet kuglica' – neformalni izraz koji se koristio za označavanje pet nula koje je pokazao AGC kada je greška u poravnanju platforme bila jednaka nuli. Međutim, upotraba sisema za navođenje i navigaciju nije prolazila bez grešaka. Za vreme misije 'Apola 8', Džim Lovel, tadašnji pilot komandnog modula, bez vidljivog razloga se promenio referentni sistem broda, usled čega je AGC poverovao da se ne nalazi u lunarnoj orbiti već na lansirnoj rampi. Bila je potrebna pomoć zemaljske kontrole misije kako bi se platforma ponovno uskladila, ali problem je poslužio uvođenju niza zaštitnih mera u softveru koje će kasnije biti od vitalne važnosti, što je sâm Lovel iskusio 16 meseci kasnije u 'Apollo 13'(za stvarno delikatne manevre, poput pokretanja glavnog motora, računar je najpre pitalo posadu je li sigurno izveo akciju pomoću poruke 'PRO' ('proceed', nastavi) na ekranu DSKY-ja).

Vidno polje sekstanta prilikom merenja pozicije nakon ulaska u translunarnu trajektoriju.

Šta se dešavalo ako AGC pogreši? U tom slučaju posada je mogla da odredi svoju orijentaciju i položaj koristeći optiku CSM-a ili LM-a ili, ako opet ne uspe, pomoću COAS-a (Crewman Optical Alignment Sight), vrste malog teleskopa koji je korišćen kao pomoć prilikom spajanja brodova. U tu svrhu astronauti su imali brojne predloške i grafikone za ručno proračunavanje – ili uz pomoć Hjustona – iako je, očito, tačnost postignuta ovim rezervnim sistemom bila značajno manja od one koju je pružao sistem PGNCS.

Optički sistem COASje mogao da posluži kao prva pomoć u navođenju i navigaciji.

(Veća slika)

PARADOKS 'BESKORISNOG' RAČUNARA

Za vreme programa 'Džemini',postalo je jasno da je vođenje letilica sa zemaljskih stanica neverovatno precizno, što se samo povećalo u vreme 'Apola'. Udaljenost i brzina 'Apolo'brodova mogla je da se odredi pomoću vremena kašnjenja radio-signala i njegovog Doplerovog pomaka. S tim podacima, RTCC računari u Hjustonu – i ostali bekapovi smešteni u različitim delovima zemlje – mogli su brzo da se izračunaju položaj broda u odnosu na odabrani referentni sistem. U stvari, pet IBM-ovih računara '360' u Hjustonovom MOCR-u bili su pravi 'Apolo računari'zaduženi za navođenje i navigaciju. 'Apolov'optički sistem PGNCS prebacivao bi se u 'sekundarnu' ulogu i služio kao pomoćni element u slučaju da bude prekinuta komunikacija, nešto što je bilo vrlo malo verovatno obzirom na veliki broj i vrste antena na LM i CSM.

Antena prečnika 26 metara, locirana u stanici za praćenje letova sa ljudskom posadom u Flasdeviljasu de la Olivikraj Madrida. Bila je deo kompleksa stanica za praćenje 'Apola'.

Računadi RTCC su mogli da izračunaju položaj letjelica 'Apolo's tačnošću od samo 10 metara, a njihovu brzinu s tačnošću od 0,5 metara u sekindi. Zapravo, najveći izvor pogrešaka bio je precizan položaj antena za praćenje na Zemlji, koji se ponekad razlikovao i za nekoliko metara. Iz tog razloga, glavni podaci o navođenju i navigaciji su bili oni koje je slao Hjuston a ne optički sistem, posebno što se tiče glavnih delova misije (da, navigacioni zadaci za određivanje orijentacije broda nisu bili su tako bitni, a posade su ih koristile u više navrata za kalibraciju IMU-a, mada su sigurno lako mogli da ih automatizuju). Stoga je paradoks računara 'Apola'bio u tome što su na kraju bili mnogo složeniji nego što se očekivalo da bi mogao da manuelno primi ručne smernice i navigacione zadatke, koji na kraju nisu ni bili presudni. Međutim, prisutnost AGC-a pružala je Nasi sigurnost u obavljanju sve složenijih misija. Bez ovog računara putovanje na Mesec jeste bilo moguće, ali možda ne baš u julu 1969. godine.

[1]Ovo je nešto jako složeno za mene, pa izbegavam da ulazim u detalje (a ima ih!), ali koga baš kopka nek pogleda nešto i ovde.

[2]Inercioni sistemi za navođenje nisu bili savršeni, te su 'Apolovi'sistemi varirali za oko 1 miliradijanna sat. Zato je bilo potrebno periodično poravnati inercionu platformu uz pomoć zvezda.
  Računar je morao da uglove inercione platforme konvertuje u signale koje može da koristi servo kontrola. Šta je inerciona platforma, objasniću kasnije u textu.

[3]Naime, Oldrin je insistirao da se randevu-radar na lunarnom modulu ostavi uključen. Taj sistem je bio upravljen na gore, omogućavajući Kolinsu u komandnom modulu da ih prati. Tokom spuštanja, dugme radara je bilo okrenuto pogrešno. To obično nije izazivalo neke probleme. Alizbog defekta u dizajnu, sistem je bombardovao računar nepotrebnim zahtevima. To je bila najgora vrsta greške: neočekivana, potencijalno opasna i teško ponovljiva. A onda je tokom najkomplikovanije faze sletanja, 13% kapaciteta računara bilo opterećeno podacima antene okrenute ka nebu. Alarm je isključen jer je računar resetovan, pa je mogao da se fokusira na navigaciju i kontrolu.

[4]Šta znače ove skraćenice možeš da pronađeš na početku prvog dela ovog serijala.

[5]Možda postoji neki tehnički naziv za ove nosače ali ga ja ne znam. To su oni pokretni nosači koji omogućuju nezavisnu rotaciju žiroskopa. Gimbali, ili kako već, poznati su bili u drevnoj Grčkoj i Kini još pre 2200 godina.

[6]Svi učesnici u programu 'Apolo'bili su regutovani iz vojske, i to iz mornaričke avijacije. Mogu da zamislim kakva je bila selekcija. Njima su avionski instrumenti bili kao nama dugmad u liftu.

[7]Na levom sedištu je sedeo zapovednik misije ispred kojeg se nalazio panel sa indikatorima za brzinu, visinu i položaj broda, komande za upravljanje i glavni FDAI(Flight Director Attitude Indicator)indikator.

U nastavku drugog dela serijala:

PLANIRANJE PUTOVANJA NA MESEC

Izrada softvera za 'Apolo'je bila daleko složenija zadaća od dizajniranja hardvera. 

Računari 'Apola' – pola veka 'Apolla 11', deo II-A

Detalji

Kategorija: Istorija

Datum kreiranja: sreda, 21 avgust 2019 14:05

Autor Draško Dragović

Pre dva meseca sam započeo priču o 'Apolo'epopeji. To je priča moje mladosti, ljubav moga pokojnog oca, a i dešavala se u vreme rođenja moje supruge, pa kud ćeš veći povod za priču. Uz to, prošlo je i okruglo pola veka, a mi se i dalje beznadežno krčkamo ovde na Zemlji.

Pre dva meseca sam započeo priču o 'Apolo'epopeji. To je priča moje mladosti, ljubav moga pokojnog oca, a i dešavala se u vreme rođenja moje supruge, pa kud ćeš veći povod za priču. Uz to, prošlo je i okruglo pola veka, a mi se i dalje beznadežno krčkamo ovde na Zemlji. Ali počeli su svi da pišu o 'Apolu', počele su vrućine i ostalo, pa sam rešio da malo ohanem i odgodim moje pisanije. Tema je tu, Mesec je tu, i ja sam tu još malo, te neće ništa da se promeni (mada iz opravdanih razloga fali Armstrong). Ovu seriju textova posvećujem mojoj ćerci Eni, uz izvestan stid što je moja generacija doživela iskrcavanje ljudi na Mesec, a njena ima da se još načeka... uz jedno 'daj Bože'!

U svakom 'Apolo'brodu je, uz trojicu astronauta, postojao i ključni četvrti član posade. Bio je to AGC(Apollo Guidance Computer), iako su ga svi znali prosto kao 'Apolov računar'. Međutim, svaki put kada se govori o AGC-u obično se podcrtavaju njegove prednosti, koje su smešne u poređenju s bilo kojim današnjim elektroničkim uređajem. Zanimljivo je da se obično preskače glavno pitanje: za šta je uopšte 'Apolo'astronautima bio potreban računar? I, pre svega, da li je doista bio potreban tako složen računar – prema tadašnjim standardima – da bi se čovek poslao na Mesec?

'Apolov'računar AGC(levo) sa numeričkom tastarurom DSKY(čita se 'diski') pored njega. Imao je dimenzije 61×32×17 cm, težinu od 32 kg, a trošio je 55 W struje.

'APOLOVI' RAČUNARI (DA, U MNOŽINI)

Ali da ne gradimo kuću od krova. Pre svega treba pojasniti da je u stvarnosti postojalo – nekoliko 'Apolo računara'. Najpoznatiji je bio AGC komandno-servisnog modula (CSM), ali ne smemo da zaboravimo ni da je lunarni modul (LM) posedovao identični računar. Kako bi se izbegla zabuna, AGC se za LM često nazivao LGC(Lunar GuidanceComputer), a za CSM je bio poznat kao CGC(Computer Command Modus Guidance Computer). Iako da su oba bili zapravo blizanci, malo kasnije ćemo detaljno pričati o njihovim operacijama.

Sledeći računar je bio onaj koji se nalazio u raketi 'Saturn V', koji je bio zadužen za vođenje ogromne rakete u orbitu. Mnogi su mislili da je za ovaj zadatak bio zadužen AGC komandnog modula, ali je tokom lansiranja AGC služio samo kao bekap računar i kao alat za prikazivanje podataka posadi.

Montiranje Instrumenatne jedinice na 'Saturn V'.Prečnik – 6,6 m; visina: 0,91 m; težina: 1996 kg.

Računar 'Saturna V'službeno se nazivaoLVDC(Launch Vehicle Digital Computer), ili FCC(Flight Control Computer), i nalazio se u tzv. Instrumentnojjedinici(IU, Instruments Unit) trećeg stepena S-IVBrakete. Smešten u cilindričnom kontejneru, LVDC je proizveden u IBM-u koristeći potpuno drugačiju arhitekturu i softver od AGC-a. Imao je ROM od 32 kilobajta a radio je na frekvenciji od 2 MHz. U misiji 'Apola 12','Saturn V'je uspeo da nastavi let i dostigne orbitu zahvaljujući LVDC-u nakon što je AGC prestao da radi nakon što je munja pogodila raketu odmah posle poletanja. Ali da se pokvario i ovaj računar, zapovednik misije je teoretski mogao da uvede raketu u orbitu (upravljati raketom od tri hiljade tona ručno: to bi bilo nešto što je vredelo videti), nešto za šta, srećom, nikada nije bilo potrebe.

Delovi UI-a'Saturna V'. Strelica prikazuje lokaciju računara LVDC.

Detalj dela UI-a gde se nalazio računar.

'Apolov'drugi računar je bio zapravo skup više njih. Govorimo o računarima RTCC(Real-Time Computer Complex) kontrolnog centra misije (MCC) u Hjustonu, odgovornih za izračunavanje položaja i trajektorije broda na osnovu radio-signala letilice. Za vreme 'Apolovih'lunarnih misija, RTCC računari su se sastojali od pet IBM računara tipa '360-75J' sa po 1 MB memorije.

Sada kada znamo da se u 'Apolu'nalazilo nekoliko računara, daj da kažemo nešto o AGC-u.

IBM-ovi računari '360-75J'u kontrolnom centru MCC u Hjustonu.

ČEMU SU SLUŽILI RAČUNARI NA KOSMIČKOM BRODU?

Danas uzimamo zdravo za gotovo potrebu za postojanjem nekakvog računara koji služi kao interfejs između nesavršenih ljudskih bića i sistema na letilicama poput aviona ili kosmičkih brodova. Ali 60-ih godina fly-by-wirekontrole su bile sve samo ne uobičajene. Računar – ili barem 'digitron' – bio je neophodan ako smo želili da osiguramo efikasnu kontrolu nad kosmičkom letilicom.

Brodovi se orijentišu u kosmosu pomoću manevarskih trastera, ali se mora uzeti u obzir da se centar mase jednog broda stalno menja kako se smanjuje količina goriva u tankovima ili kada se spoji s drugim brodom. Stoga, rezultanta sila koje stvaraju trasteri sistema za kontrolu položaja RCS-a (Reaction Control System)obično ne prolazi kroz težište broda, što uzrokuje kretanje po nekoj od osa.

'Apolovi'moduli CSM i LM.

Naprimer, kod'Apola', četiri prednja i stražnja RCS-a[1]CSM-ovog sistema imala su zakošene mlaznice radi smanjenja uticaja gasova na trupove servisnog i lunarnog modula, koji su takođe bili malo van centra u odnosu na centar mase. Kao rezultat toga, bez računara koje bi upravljao RCS sistemom, kretanje CSM-a prema napred ili nazad uzrokovalo bi zaokrete po jednoj od osa. Ista stvar bi se u većoj ili manjoj meri događala prilikom rotacija i translacija broda koje je generisalo 16 RCS trastera i glavni SPS(Service Propulsion System)motor (u slučaju LM-a, položaj 12 RCS-a bio je još asimetričniji). Stoga je bio potreban računar kako bi pomogao astronautima da upravljaju brodom ili da ostane statičan u odnosu na određeni referentni sistem.

RCS sistem mikromotora na komandnom modulu (CM-u) i servisnom modulu (SM-u).

Međutim, za precizno uključivanje motora ili za fly-by-wire, nije bio potreban posebno složen računar čak ni u 60-im. Zašto je onda računar napredan kao 'Apolov' AGC uopšte bio razvijan? Odgovor je jednostavan: radi navođenja i navigacije. Šta je to? Pa, u suštini, da se zna gde se nalazi letilica i kamo ide. To znači, njen položaj (navigacija) i trajektoriju (navođenje). A to su velike stvari. Jer kako možemo da znamo gde se nalazimo usred cislunarnog prostranstva? Kad je početkom 60-ih razmatrana konstrukcija 'Apolovog'CSM-a, dizajniran je s jasnom premisom: brod treba da u svakom momentu bude navođen potpuno autonomno[2]. Ovaj uslov je uveden zato što niko nije znao da li će biti moguće održati stabilnu komunikacijsku vezu s brodom gotovo četiri stotine hiljada kilometara od Zemlje. Mogućnost nekakvog uplitanja u komunikacije Sovjetskog Saveza takođe je bio faktor koji je uziman u obzir (nemojmo zaboraviti da se Kubanska raketna kriza[3], u jeku Hladnog rata, dogodila 1962.). Ukratko, posada 'Apola'je morala da se sigurno vrati na Zemlju čak i bez pomoći hjustonskih kontrolora misije.

Originalna posada 'Apola 13' (Lovell, Mattingly i Haise), poziraju sa sekstantom i astrolabom.

UPRAVLJANJE I NAVIGACIJA

'Apolov'računar AGC je koristio inercijalnu mernu jedinicu, skraćeno nazvanu IMU,kao izvor podataka za usmeravanje i navigaciju. IMU je predstavljao skup od tri žiroskopa i akcelerometra koji su otkrivali bilo kakve promene u ubrzanju letilice po njenih tri referentne ose. Tako je bilo moguće znati jačinu i pravac sila koje deluju na letilicu i koliko dugo. Pomoću ovih podataka računar je mogao da u bilo kojem trenutku ekstrapolira položaj broda. IMU tehnologija je tada bila u punom jeku zahvaljujući svojoj upotrebi u vojnim avionima i balističkim raketama. Problem je bio u tome što su se računanjem položaja broda ovom metodom greške kontinuirano akumulirale i pre ili kasnije podaci više nisu bili pouzdani. Ako je misija bila kratka, poput leta nekog projektila, to nije imalo bitnog efekta, ali u suprotnom, kao u slučaju putovanja na Mesec, bilo je potrebno povremeno kalibrisati IMU na osnovu spoljnjih podataka.

'Apolov'IMU. Unutra se vide tri žiroskopa.

I tu konačno dolazi do izražaja složenost sistema koji je koristio 'Apolo'. Jedan od načina dobijanja podataka nezavisno od položaja i trajektorije broda je bila upotraba zvezdanih i solarnih senzora, što su već rutinski koristile tadašnje kosmičke sonde obe zemlje. Ali oni koji su bili zaduženi za konstrukciju 'Apola' nisu verovali ovom sistemu, koji je još bio u pelenama. Zato brodovi 'Apola'nisu nosili 'proste' automatske stelarne senzore, već su otišli korak dalje. Doista, astronauti su morali da budu u mogućnosti da izračunaju položaj broda iz promatranja referentnih zvezda kao da su mornari iz XIX veka. Podaci o položajima zvezda i drugih nebeskih tela služili su s vremena na vreme za ažuriranje IMU-a. Uvođenje ljudskog elementa u sistem za navođenje i navigaciju znatno je povećalo njegovu složenost – i težinu – ali se to smatralo neophodnim. Dakle, ako bi se AGC pokvario, posada je imala rezervni element koji bi im osiguravao opstanak.

Elementi primarnog sistema za navigaciju i navođenje (PGNCS, izgovara se 'pings') 'Apola'. I ovo i EMU je proizvodila privatna kompanija iz Indijane 'Delco', filijala 'General Motorsa'.

Na ovom mestu je važno da naglasim da su zadaci upravljanja brodom – odnosno, autopilotiranje – i vođenje i navigacija različiti, i da ih mogu obavljati dva ili više nezavisnih računara, povećavajući redundantnost[4]broda i smanjujući složenost svakog računara ponaosob. Zapravo, to je bila odluka koja je donešena na samom početku programa 'Apolo'. Planirano je da svaki 'Apolo'brod nosi dva računara, jedan analogni, koga je 'Honeywell'dizajnirao za kontrolu letilice, i drugi digitalni od 'Raytheona'za nove zadatke vođenja i navigacije. Očito, neki su se zadaci i mogućnosti računara preklapali – računar za navođenje i navigaciju je mogao da kontroliše RCS trastere – ali u svakom slučaju, na kraju smo dobili sistem koji je bio otporniji na moguće kvarove.

'Doc'Draperu simulatoru PGNCSsistema koji se nalazio na krovu MIT-a.
Smatraju ga ocem inercione navigacije.

Međutim, u programu 'Apola'nije bilo mesta za neodlučne i konzervativne ljude. U januaru 1964. NASA je donela odluku da će se na 'Apolu'koristiti samo jedan računar. Kao da to nije bilo dovoljno, računar je trebalo da bude identičan i za CSM i za LM – sem softvera, naravno – nešto što je izazvalo paniku kod glavnih izvođača radova oba broda – odnosno 'North American Aviationa'[5]i 'Grummana'[6]–jer ako je dizajniranje jednog takvog računara bilo teško, kompatibilnost za dve tako različite letilice predstavljalo je ogroman izazov.

Novi bi se računar nazivao AGC(Apollo Guidance Computer), mada mu je ime bilo pomalo zbunjujuće, jer se, kao što smo videli, morao da brine i za mnoge druge zadatke sem navođenja. Glavni izvođač radova je bio 'Raytheon', dok je slavni MIT (Massachusetts Institute of Technology) bio odgovoran za odabir računarske arhitekture i programiranje. Tim MIT-a, predvođen naučnikom i inženjerom Čarlskom 'Dokom' Drejperom, dizajnirao je AGC zahvaljujući prethodnom radu s vojskom, u koji su spadali računari balističkih nuklearnih raketaUGM-27'Polaris'lansiranih sa podmornica, koji su imali samo 10 kg i 4 kB memorije.

Drejper u razgovoru sa Fon Braunom.

AGC

Na početku programa, NASA je pitala MIT koliko će njen računar zauzimati prostora. Drejperov tim nije bio siguran, pa je pretpostavio da će im biti dovoljna kubna stopa – oko 28 litara. Kako je AGC postajao sve složeniji, MIT je morao da se bori kako da ne prekorači ovu zapreminsku granicu. Da bi održao težinu i veličinu pod kontrolom, AGC je trebalo da bude digitalni računar koji će da koristi novu tehnologiju integriranih kola, tehnologiju koja je u to vreme bila tek u povoju. Prvi prototip računara, AGC3, bio je spreman već 1962. godine. Ovaj prototip, i na insistiranje stručnjaka poput Eldona C. Hola[7], uverili su Nasu da su integrirana kola pravo rešenje. Ili bolje rečeno, jedino: jedini način da tako složen računar stane u brod bilo je korištenje integriranih kola. NASA se prebacila na mikročipove i donela odluku da svi računari 'Apola'moraju da koriste integrirana kola. Dve godine kasnije, završen je prototip AGC4Bza prve misije 'Apola'tipa 'Blok 1'[8]. Konačni AGC za 'Blok 2' bio je spreman 1966. AGC 'Bloka 1' je bio korišten u bespilotnim misijama AS-201, 'Apolo 4'i 'Apolo 6', dok se AGC 'Bloka 2' bio korišćen u 'Apolu 5'bez posade, i u svim kasnijim putničkim misijama 'Apola'.

'Raytheonov'tehničar testira AGCprototip (kutija ispod njegove ruke sa debelim crnim kablovima). Dva displeja i tastature DSKY služila su kao interfejsi za testiranje. 2009. jedan DSKY je na dobrotvornoj aukciji prodat za $50.800.

Delovi AGC-a.

Kad god se navode prednosti AGC-a, smešno ih je porediti s bilo kojim današnjim računarom ili mobilnim telefonom – ako nas to na neki način čini da se osećamo bolje – ali ne treba podvlačiti da su u to vreme bili impresivni. 'Apolov'AGC je imao ROM – tj. read-onlymemory– od 36 kilobajta i RAMmemoriju od 2 kilobajta (u stvari, AGC nije koristio bajte, već 'reči'u dužini od 16 bita, ali to je druga priča). Bio je to napredak u odnosu na AGC 'Bloka 1', sa ROM-om od samo 24 kB i RAM-om od 1 kB. Radna frekvencija je iznosila 1 MHz, a računar je imao ukupno 5600 integriranih kola. Konačna težina je bila 31,8 kg, a potrošnja električne energije 55 vata.

AGCsa odvojenim memorijskim modulom.

Nesumnjivo, najupečatljivija karakteristika 'Apolove'memorije je bila ta što nije bila magnetska već tipa 'žičanog jezgra' (coreropememory). Odnosno, bila je sastavljena od sićušnih metalnih prstenova kroz koje je prolazio kabl – koji je predstavljao binarni '1' – ili pored njih – to je bila '0'. To je značilo da programi 'Apolovih'AGC nisu bili nešto eterično, već su mogli da se dodirnu rukama, doslovno. Stoga su linije binarnog koda softvera morale da budu prevedene u složen niz kablova i kalemova. Armija žena kompanije 'Raytheon'je bila odgovorna za 'pletenje' ovog jezgra memorije pomoću posebnih mašina, te je ta vrsta memorije ostala poznata, pomalo pogrdno, kao LOL (Little Old Ladies). AGC je imao šest LOL memorijskih modula i svaki je zahtevao najmanje šest nedelja da bude ispleten.

Detalj ROM memorije. Po standardima tog vremena, u tako malu zapreminu je bilo smešteno relativno puno memorije: oko 2,5 megabajta po kubnom metru.

Moduli su trebali da budu spremni da se podvrgnu odgovarajućim testovima 3 ili 4 meseca pre lansiranja. NASA je bila svesna da uspeh čitavog programa 'Apolo'u velikoj meri zavisi od žena koje su plele AGC-ovu memoriju, pa je osigurala da astronauti redovito posjećuju 'Raytheonovu'fabriku u Walthamu u Masačusetsu. Jednom kad je memorija bila ispletena nije bilo načina da se promene kodovi ROM modula, što je izazvalo ne male glavobolje Nasinim inženjerima. S druge strane, AGC-ov RAM koristio je vrlo sličan sistem sposoban da promeni jedinice i nule u kalemima menjanjem smera indukovane struje u svakom od njih.

Modul LOLmemorije.

U početku je između Nase i MIT-a vođena vrlo intenzivna rasprava o mogućnostima korigovanja orbite uz pomoć AGC-a. MIT-ovi inženjeri i informatičari su želeli da astronauti umeju da poprave AGC, zadatak koji je zahtevao intenzivnu obuku iz elektronike i informatike – premda ta disciplina u to vreme nije ni postojala – a to je takođe podrazumevalo i unošenje ogromnih priručnika u komandni modul (razmatrana je mogućnost prebacivanja priručnika na mikrofilmove ne bi li se uštedelo na težini). Astronauti su sve to kategorički odbili – već su teško prihvatili da oni neće zaista 'pilotirati' brodom – pa je NASA odustala. AGC nije bio u stanju da reguliše orbitu. Zanimljivo je da, usprkos tehnološkom uvođenju AGC-a, niko nije uspevao da konstruiše fizičku vezu između CGC-a komandnog modula i LGC-a lunarnog modula. Budući da je CGC bio primarni računar tokom čitave misije, to je podrazumevalo da su astronauti morali ručno da unose podatke o položaju i orijentaciji sa jednog računara u drugi, što je svakako bio brutalan zadatak koji je zahtevao puno vremena (povrh svega, referentni uglovi dve letilice su bili različiti, što je dodatno komplikovalo proceduru poravnavanja IMU-a na LM kada je bio aktiviran u letu).

Jedna od radnica u 'Raytheonu'tokom 'pletenja' memorije.

[1]'Apolov'komandnimodulje imao 12hipergoličnih trastera za kontrolu položaja i kontrolu pravca prilikom povratka u atmosferu. Servisnimoduli lunarnimodulsu imali po 16trastera, grupisanih u blizini centra gravitacije u klastere po četiri.

[2]To je jedna od najvećih razlika od sovjetskog koncepta, jer su Sovjeti težili da sve, baš sve bude automatizovano, tako da na kosmonautina ne leži praktično nijedna odluka. Koji prilaz je bolji predmet je višedecenijskog stručnog sporenja, mada mislim da rezultati ipak najviše govore.

[3]Kriza se pamti i prepričava kao sovjetsko razmeštanje nuklearnih projektila 'R-12'i 'R-14'na samo 140 km od Floride, i da su tada sovjetski brodovi krenuli ka Karibima da brane svoje ljude i Kubu. Svetski nuklearni rat je bio udaljen samo nekoliko sati... Međutim, retko gde se ističe da su Sovjeti samo recipročno reagovali na pokušaj CIA da 1961. izvrši vojni udar na Kubi (blamaža sa iskrcavanjem u Zalivu svinja) i razmeštanje preko 100 nuklearnih balističkih raketa srednjeg dometa PGM-19'Jupiter'u Italiju i Tursku.
  Amerika je slavila pobedu jer su se Sovjeti povukli, ali se ne pominje da su sve vreme pregovarali s Rusima i na kraju se i oni povukli iz Turske (ali ne i iz Italije)... Iako su Amerikanci tada tvrdili da 'Rusi štancuju nuklearne glave kao kobasice', sačuvani podaci govore da je odnos glava bio 27.000 prema 3600 za SAD.

[4]Ovo je čest izraz u ovoj oblasti, ali mi nemamo adekvatan prevod za njega. Često se prevodi kao 'rezervni', ali nije baš precizno. Recimo, mi imamo 2 bubrega. Onaj drugi nije 'rezervni' već redundantan; on takođe radi normalno kao i prvi, ali usled neke insuficijencije jednog od njih onaj drugi bi preuzeo nefro-ulogu na sebe i onda bi mogli da kažemo da je on postao rezervni...

[5]Takođe 'rođak' 'General Motorsa'. Pored brojnih mlaznih lovaca tog vremena (neke je imala i naše vazduhoplovstvo), za 'Apolo'program su proizvodili komandno-sernisne module i druge stepene raketa 'Saturn V'.Kasnije su pravili i šatlove. Kompanija je posle serije pretapanja i prodaja postala deo 'Boeinga'.

[6]Kompanija je od 1962. bila glavni kontraktor za proizvodnju lunarnih modula (proizvela ih je 13 komada). Nakon gašenja projekta 'Apolo', bili su jedan od najozbiljnijih konkurenata za proizvodnju šatlova, ali su izgubili od 'Rockwella', kasnijeg 'Boeinga'. Da se ne bi previše bunili, dobili su mrvice: pravilisu krila i vertikalne stabilizatore.

[7]AGC je konstruisan u MIT-ovojInstrumentnojlaboratorijipod rukovodstvom C.S. Drejpera, dok je hardver-dizajnom rukovodio E.C. Hol. Prvim radovima na arhitekturirukovodili su J.H. Lejning Jr., Albert Hopkins, Ričard Batin, Ramon Alonsoi Hju Bler-Smit. Letni hardver je proizveden u 'Raytheonu'.

[8]NASA je 1963. zaključila da najefikasniji način za sprovođenje programa raditi na dva koloseka: 'Blok 1'je bio preliminarni dizajn predviđen jedino za pobne letova na nisku orbitu oko Zemlje; i 'Blok 2', što bi bila verzija za let na Mesec.

U nastavku drugog dela serijala:

PLANIRANJE PUTOVANJA NA MESEC

Izrada softvera za 'Apolo'je bila daleko složenija zadaća od dizajniranja hardvera. 

Velika Armada - e-knjiga

Detalji

Kategorija: Istorija

Datum kreiranja: ponedeljak, 12 avgust 2019 14:30

Autor Draško Dragović

VELIKA ARMADA

Sredinom 80-ih godina sa Zemlje je krenula armada kosmičkih sondi u susret nadolazećoj Halejevoj kometi. Bilo je to vreme kada su Sovjeti bili neprikosnoveni u takvim akcijama, pa su oni poslali dve superambiciozne 5-tonske sonde klase 'ВеГа', dok su Japanci poslali par svojih prvih međuplanetnih sondi, teških zajedno ispod 300 kg. Amerikanci su pokušali da pariraju...

U pripremi nova e-knjiga D. Dragovića: VELIKA ARMADA

Detalji

Kategorija: Istorija

Datum kreiranja: subota, 10 avgust 2019 12:30

Autor Astronomski magazin