CC BY
3
I
УДК 930.1
https://doi.org/10.24412/2226-2296-2024-2-44-47
Создание унифицированных наземных радиотелеметрических средств шестого поколения в 1965-1970 годах
Кукушкин М.А.1, Буклаков О.В.2
1 Военно-космическая академия им. А.Ф.Можайского, 197198, Санкт-Петербург, Россия ORCID: https://orcid.org/0009-0001-1211-844X, E-mail: [email protected]
2 Военная академия связи им. Маршала Советского Союза С.М. Буденного, 194064, Санкт-Петербург, Россия ORCID: https://orcid.org/0009-0007-4545-1541, E-mail: [email protected]
Резюме: В статье рассмотрено развитие космических телеметрических средств в 1965-1970 годах, их образцы и тактико-технические характеристики. Главным выводом работы явилось то, что созданные унифицированные наземные радиотелеметрические средства в совокупности с автоматизированным комплексом обработки телеметрической информации на базе ЭВМ общего назначения, уже стали представлять собой радиотелеметрические системы шестого поколения.
Ключевые слова: радиотелеметрическая система, датчики, быстроменяющиеся параметры, медленноменяющиеся параметры, автоматизация обработки телеметрической информации.
Для цитирования: Кукушкин М.А., Буклаков О.В. Создание унифицированных наземных радиотелеметрических средств шестого поколения в 1965-1970 годах // История и педагогика естествознания. 2024. № 2. С. 44-47. D0I:10.24412/2226-2296-2024-2-44-47
CREATION OF UNIFIED GROUND-BASED RADIO TELEMETRY FACILITIES OF THE SIXTH GENERATION (1965-1970)
Kukushkin Mikhail A.1, Buklakov Oleg V.2
1 Academy named after A.F. Mozhaisky, 197198, St. Petersburg, Russia ORCID: https://orcid.org/0009-0001-1211-844X, E-mail: [email protected]
2 Military Academy of Communications named after Marshal of the Soviet Union S.M. Budyonny, 194064, St. Petersburg, Russia ORCID: https://orcid.org/0009-0007-4545-1541, E-mail: [email protected]
Abstract: The article examines the development of space telemetry facilities in the 1965-1970's, their samples and tactical and technical characteristics. The main conclusion of the work was that the unified ground-based radio telemetry tools created in conjunction with an automated complex for processing telemetric information based on general-purpose computers have already become sixth-generation radio telemetry systems.
Keywords: radio telemetry system, sensors, fast-changing parameters, slow-changing parameters, automation of telemetry information processing.
For citation: Kukushkin M.A., Buklakov O.V. CREATION OF UNIFIED GROUND-BASED RADIO TELEMETRY FACILITIES OF THE SIXTH GENERATION (1965-1970). History and Pedagogy of Natural Science. 2024, no. 2, pp. 44-47. DOI:10.24412/2226-2296-2024-2-44-47
В середине 1960-х - начале 1970-х годов происходил резкий рост количества группировок космических аппаратов (КА) различного назначения и численности КА в каждой группировке. В складывающихся условиях обострялась проблема оперативной обработки телеметрической информации (ТМИ), получаемой одновременно с большого числа различных космических аппаратов, и доставки результатов телеметрии в центры управления полетами. Системы обработки ТМИ 1-го поколения, такие как «Старт» и «МО-9», при скачкообразном росте как числа запускаемых КА, так и числа телеметрируемых параметров новых КА, не могли удовлетворять заданным требованиям. В связи с этим возникла необходимость создания не только унифицированных радиолиний передачи телеметрической информации, но и универсальных радиотелеметрических станций, а также сокращения типов и числа одновременно применяемых радиотелеметрических средств (РТС).
Кроме того, перед космической отраслью возникали новые задачи, такие как создание сверхтяжелых ракетоносителей Н1 для подготовки лунной экспедиции. И в системе
измерений только на ракетоносителе Н1 нужно было предусмотреть более 10 комплектов РТС, включающих необходимые РТС полезной нагрузки и радиосредств всего комплекса с требуемой информативностью в 100 000 измерений в секунду [1], которую существующие РТС не обеспечивают. В связи с предстоящей лунной экспедицией возможны периодические прерывания получения радиотелеметрической информации, способные привести к искажениям или даже потере необходимой информации. Для решения назв анной проблемы требовалось модернизировать автономные регистраторы, позволяющие записывать телеметрическую информацию в случае прерывания связи, чтобы в дальнейшем воспроизвести ее. Предлагалось также в дальнейшем работать с бортовыми телеметрическими устройствами всех модификаций с различным разделением каналов и методами передачи телеметрической информации с космического аппарата на Землю. Коме того, требовалось значительно повысить информативность как разработанного в 1962-1963 годах анализатора спектра частот (АСЧ) - ИС-1838 с диапазоном частот 20 000 Гц, так и созданного в
44J
История и педагогика естествознания
2•2024
1960 году комплекса средств регистрации и оперативной обработки с суммарной информативностью 14 000 опр/сек «Эра», которые не могли удовлетворять возрастающим потребностям в связи со вновь появляющимися задачами.
Таким образом, ко второй половине 60-х годов процесс получения информации для управления КА и оценки качества выполнения ими целевых задач стал одним из наиболее узких мест в разработке и использовании средств освоения космического пространства, в связи с чем необходимо было создать более совершенные средства сбора и обработки информации. Необходимо было решить следующие проблемы:
- провести унификацию РТС, способных работать со всеми орбитальными телеметрическими средствами, а также повысить их информативность;
- модернизировать автономные регистраторы;
- усовершенствовать систему обработки телеметрической информации;
- повысить информативность существующих анализаторов спектра частот, а также комплекса средств регистрации и оперативной обработки «Эра».
Решением первой проблемы - созданием унифицированной радиотелеметрической системы занимались сотрудники СКБ-567, ОКБ МЭИ, НИИ-885 и Российского научно-исследовательского института космического приборостроения (РНИИ КП). Согласно этой концепции, в НИИ-885 была разработана и на ее базе создана многоцелевая в аналоговом варианте система РТС-9 (1959-1962) и в цифровом варианте - РТС-9Ц (1962-1964). Однако в обеих модификациях многоцелевой системы РТС-9 предлагалось создание средств измерений: датчиков радиотелеизмерения, датчиков измерения с использованием запоминающих устройств, средств обработки данных вибрационных измерений, чем и занимались ОКБ МЭИ и НИИ-885 [2].
Сотрудниками ОКБ МЭИ была предложена система «Орбита», позволяющая передавать данные виброизмерений трех- или четырехразрядным кодом и имеющая при-емно-регистрирующую станцию с цифровой радиолинией. Но для того чтобы превратить систему «Орбита» действительно в «совмещенную», необходимо было увеличить ее информативность в два раза, до 3,14 Мбит/сек, однако отечественная элементная база 60-х годов этого не позволяла. Разработчики НИИ-88 (главный конструктор И.И. Уткин) применили в бортовой аппаратуре БРС-4 - ИС-1162, уже в полупроводниковом исполнении [3], бескорпусную элементную базу (технология НПО ИТ), что позволило разработать бортовую аппаратуру БРС-4 в меньших габаритах [2].
Разработкой универсальной наземной станции РТС, позволяющей осуществлять прием сигналов как циклической, так и адресной структуры, занимались одновременно Российский научно-исследовательский институт космического приборостроения (РНИИ КП) с Ижевским мотозаводом, где проводилась модернизация наземной станции РТС-9. Результатом проведения большой унификации с учетом обеспечения приема как структуры РТС-9 (ВИМ), РТС-9 (КИМ), «Трал», так и других унифицированных структур работы, стало создание на основе станции МА-9МК единой наземной станции МА-9МКТ, позволяющей в том числе осуществлять прием информации с РТС «Трал» (Т) [4].
Необходимо отметить основные особенности построения наземной станции МА-9МКТ, а именно:
- комплекс изначально строился исключительно для обработки ТМИ кадра РТС-9;
- предложен новый способ согласования скоростей поступления на вход ТМИ и ее обработки.
Для решения второй проблемы, связанной с модернизацией автономных регистраторов был использован опыт
2- 2024 История и педагогика естествознания
созданных ранее автономных регистраторов, при разработке наземной станции АРТС - автоматизированной радиотелеметрической системы. В результате была создана новая станция, которая получила название УРТС - унифицированная радиотелеметрическая система. Эта станция позволяла осуществлять:
- выделение синхросигналов и измерительных сигналов;
- запись на магнитную ленту выделенных измерительных и синхросигналов, сигналов системы единого времени, а также команд управления, определяющих режим работы бортовой аппаратуры;
- воспроизведение с магнитного запоминающего устройства зарегистрированных данных;
- формирование и выдачу потребителям сигналов синхронизации и служебной информации;
- выдачу всего объема измерительной и служебной информации внешним потребителям;
- формирование сигналов наземного времени с оцифровкой меток времени;
- сбор информации служебной телеметрии и формирование сигналов на запись ее в запоминающее устройство;
- выработку групповых телеметрических сигналов для модуляции высокочастотного генератора.
Что в конечном итоге обеспечило преобразование групповых телеметрических видеосигналов, поступающих с антенно-приемной системы, регистрацию и отображение выделенной телеметрической информации, а также выдачу этой информации в аппаратуру обработки и трансляции [5].
Таким образом, создание системы УРТС позволило принимать и регистрировать телеметрическую информацию с любых объектов, оборудованных бортовыми телеметрическими устройствами, как систем «Трал», так и РТС-9 всех модификаций с временным и адресным разделом каналов, с времяимпульсными и цифровыми методами передачи, в метровом и дециметровом диапазонах волн.
Актуальность третьей проблемы - усовершенствование системы обработки телеметрической информации - заключалась в низкой автоматизации процесса обработки ТМИ. При этом, для командно-измерительных пунктов (КИП), в том числе на базе кораблей, основной упор должен был делаться в части обработки телеметрической информации, получаемой с космических аппаратов, где в основном использовалась одна бортовая аппаратура системы РТС-9. В то время как для полигонов необходимо было дополнительно обрабатывать ТМИ, получаемую от всех ступеней ракетоносителей и разгонных блоков, что, в свою очередь, требовало унифицированную систему обработки ТМИ от бортовых РТС различных типов, таких как БРС-4, РТС-9, «Орбита», «Трал», «Эра».
В связи с этим во второй половине 60-х годов для полигонов в НПО ИТ, созданном на базе приборного направления НИИ-88 во главе с И.И. Уткиным, была построена система обработки ТМИ с более широким спектром возможностей -«Лотос-ЗА», и ее первый опытно-серийный экземпляр был установлен на вычислительном центре космодрома Байконур в 1968 году.
Система обработки ТМИ «Лотос-ЗА» создавалась для полигонов как автономных комплексов, и ее не стали встраивать с ними в единую систему, так как не было в этом острой необходимости.
На полигонах в системе «Лотос-ЗА» использовалась одноадресная ЭВМ 2-го поколения с фиксированной запятой «Урал-11», в ЦУП использовалась более мощная ЭВМ, «Урал-14». Процесс обмена с источниками ТМИ был организован следующим образом. Устройство сопряжения с вычислителем (УСВ) получало очередное слово от источника
л • Ц л ИСТОРИЯ НАУКИ И ТЕХНИКИ
ТМИ, преобразовывало его в необходимый вид и вырабатывало сигнал приостановки всех действий в центральном вычислителе (ЦВ). Получив подтверждение готовности от вычислителя, УСВ записывало очередное слово в специальной области оперативной памяти ЦВ. Размер области задавался в программном исполнении, а запись и считывание из буфера информации для обработки осуществлялись по кольцевому принципу пословно. Процессы записи информации в буфер и ее считывание для обработки являлись независимыми.
Следует отметить, что в системе «Лотос-3А» основной упор был сделан на устройства графической регистрации результатов обработки ТМИ.
В состав комплекса «Лотос-ЗА» входило до восьми графических устройств и до двух печатающих устройств широкого формата. На графике параметр изображался в виде функции от времени с автоматической оцифровкой шкалы, а количество параметров на одном графике шириной 280 мм ограничивалось лишь удобствами визуального анализа. Комплексы «Лотос-ЗА» использовались для полной обработки ТМИ и применялись вплоть до второй половины 80-х годов.
На КИП существующий уровень автоматизации не позволял использовать аппаратуру в оперативном контуре управления. Это связано, прежде всего с тем, что аппаратура МО-9, как и «Старт», регистрировала только физические значения параметров (то есть на графиках рисовала кривые, а в таблицах выписывала значения параметров), а все остальные операции (рисование шкал на графиках, оцифровка осей, оформление необходимых надписей на графиках и в таблицах и т.д.) осуществлялись вручную и значения по каждому параметру рассчитывались также вручную и задавались с наборного поля.
Для решения этой задачи, связанной с использованием аппаратуры обработки ТМИ в оперативном контуре управления, предусматривалось два направления:
- построение по принципу систем обработки ТМИ 1-го поколения на специализированных устройствах без применения ЭВМ;
- все операции по обработке ТМИ возложить на ЭВМ общего назначения.
В конечном счете, при существующем уровне развития ЭВМ было принято решение, совмещающее оба принципа. Функции по декоммутации кадров РТС и обработке временной информации выполняются специализированными устройствами, а ЭВМ производит счетные операции по определению физических значений телеметрируемых параметров. Результатом воплощения этой идеи стала разработка НИИП и НИИ-885 в 1965 году первого в стране автоматизированного комплекса обработки ТМИ (АКО ТМИ) на базе ЭВМ общего назначения МА-9М - МО-9М - М-20. По сути, это была первая попытка соединения ЭВМ общего назначения со специализированными устройствами для повышения эффективности обработки ТМИ кадра РТС-9. Данную идею удалось воплотить с помощью согласующей аппаратуры СУ-9У-2, которая предназначалась для преобразования информации, записанной в коде ЭВМ М-20 в кадр машины МО-9М с выдачей необходимых параметров на графики [6].
На этой аппаратуре специалистами НИИП отрабатывались основные принципы и технические решения, которые впоследствии были воплощены в комплексе СТИ-90М. В 1967 году были проведены опытная эксплуатация и внедрение на плавучих измерительных пунктах ТОГЭ-5 комплекса
«МА-9МК - СТИ-90М - Минск-22». А с 1968 года начал серийно выпускаться комплекс СТИ-90М.
Следует отметить, что в отличие от системы обработки ТМИ «Лотос-ЗА», создаваемой для полигонов как автономных комплексов, АКО ТМИ МА-9М - МО-9М - М-20 и «МА-9МК - СТИ-90М - Минск-22» объединили в единую систему. Также отличительной особенностью указанной техники от «Лотос-ЗА», где основной упор был сделан на устройства графической регистрации результатов обработки ТМИ, в АКО ТМИ МА-9М - МО-9М - М-20 и «МА-9МК - СТИ-90М -Минск-22» основными явились средства визуального отображения ТМИ.
Четвертая проблема, заключающаяся в необходимости совершенствования анализа спектра частот, решилась следующим образом.
Вместо анализатора частот ИС-18З8, который стал последним анализатором спектра, в 1966 году был разработана система цифровой стендовой (проводной) телеметрической системы БПР для быстроменяющихся процессов.
Для вибраций вместо АСЧ (1960-196З) в отделе Г.Ф. Шамина в секторе Б.П. Турченева в 1964 году под руководством Ю.Н. Иртегова была разработана аппаратура с корреляционным анализатором «Спектр-А» что позволило обеспечить скорость преобразования в 1 млн измерений в секунду [7].
В 1969 году по инициативе коллектива Н.М. Грибкова -основного разработчика цифрового измерительного комплекса системы ЭРА с информативностью 14 000 опр/сек -указанная выше система была усовершенствована до ЭРА-М с суммарной информативностью 28 000 опр/сек и эксплуатировалась на всех стендах и стартовых сооружениях еще 40 лет.
Выводы
1. Во второй половине 1960-х годов была разработана универсальная наземная радиотелеметрическая станция МА-9МКТ, способная работать как с системой РТС-9, так и с системой «Трал», а также имевшая возможность приема сигналов циклической и адресной структуры, что стало значительным вкладом в унификацию телеметрических средств для того периода.
2. Период с 1965 по 1970 год стал прорывным периодом в области автоматизации обработки телеметрической информации как ММП, так и БМП. Создание новых средств обработки ТМИ параллельно проводилось в ряде научно-исследовательских институтов и конструкторских бюро. В разрабатываемых образцах реализовывались некоторые общие принципы, наиболее важным среди них являлся принцип рационального распределения функций по обработке ТМИ между ЭВМ общего назначения и специализированными устройствами. Результатом воплощения данных принципов для КИП явилось создание автоматизированного комплекса обработки ТМИ на базе ЭВМ общего назначения МА-9М -МО-9М - М-20, а также «МА-9МК- СТИ-90М - Минск-22».
3. Произошедшее в 1969 году усовершенствование системы «Эра-М» с суммарной информативностью 28 000 опр/сек стало прорывом того времени, что подтверждается дальнейшим почти 40-летним опытом эксплуатации этой системы на всех стендах и стартовых сооружениях.
4. Таким образом, созданные унифицированные наземные радиотелеметрические средства в совокупности с автоматизированным комплексом обработки ТМИ на базе ЭВМ общего назначения уже стали представлять собой радиотелеметрические системы 6-го поколения.
я
История и педагогика естествознания
2■2024
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
Сковорода-Лузин В.И. Телеметрия. Глаза и уши главного конструктора. М.: Оверлей, 2009. 320 с.
Победоносцев В.А. Краткий очерк развития отечественной ракетной радиотелеметрии в 1946-2006 гг. на фоне организации и развития
отрасли отечественного ракетостроения // Ракетно-космическое приборостроение и информационные системы. 2016. Т. 3. № 2. С. 89-99.
Морозов В.М., Смирнов А.Н. Радиотелеметрическая система БРС-4М. Л.: ВИКИ им. А.Ф. Можайского, 1982. 49 с.
Кудряшов В.А. Измерительному комплексу космодрома Байконур - 50 лет. / Исторический очерк 1957-2007. URL: https://epizodsspace.
airbase.ru/bibl/kudryashov/kudryashov-ikk-50.pdf (дата обращения 25.06.2024).
Система телеметрии. URL: http://niskgd.ru/pages/selena-m/tm/index.htm (дата обращения 25.06.2024).
Урманчеев С.И., Гертиг О.Ю. Радиотелеметрическая система РТС-9. Ч. 3. Специализированная электронная вычислительная машина обработки телеметрической информации МО-9М. Л.: ЛВИКА им. А.Ф. Можайского, 1969. 136 с. Порошков В.В. Ракетно-космический подвиг Байконура. М.: Патриот, 2007. 291 с.
REFERENCES
Skovoroda-Luzin V.I. Telemetriya. Glaza i ushi Glavnogo konstruktora [Telemetry. Eyes and Ears of the Chief Designer]. Moscow, Overley Publ., 2009. 320 p.
Pobedonostsev V.A. Brief outline of the development of domestic rocket radio telemetry in 1946-2006 against the background of the organization and development of the domestic rocket engineering industry. Raketno-kosmicheskoye priborostroyeniye i informatsionnyye sistemy, 2016, vol. 3, no. 2, pp. 89-99 (In Russian).
Morozov V.M., Smirnov A.N. Radiotelemetricheskaya sistema BRS-4M/ VIKI imeni A.F. Mozhayskogo [BRS-4M/VIKI radio telemetry system after A.F. Mozhaisky]. Leningrad, VIKI imeni A.F. Mozhayskogo Publ., 1982. 49 p.
Kudryashov V.A. Izmeritel'nomu kompleksu kosmodroma Baykonur - 50 let. Istoricheskiy ocherk 1957-2007 (The Baikonur Cosmodrome Measuring Complex is 50 years old. Historical essay 1957-2007) Available at: https://epizodsspace.airbase.ru/bibl/kudryashov/kudryashov-ikk-50.pdf (accessed 25 June 2024).
Sistema telemetrii (Telemetry system) Available at: http://niskgd.ru/pages/selena-m/tm/index.htm (accessed 25 June 2024). Urmancheyev S.I., Gertig O.YU. Radiotelemetricheskaya sistema RTS-9. CH. 3. Spetsializirovannaya elektronnaya vychislitel'naya mashina obrabotki telemetricheskoy informatsii MO-9M [Radio telemetry system RTS-9. Part 3. Specialized electronic computer for processing telemetry information MO-9M]. Leningrad, LVIKAimeni A.F. Mozhayskogo Publ., 1969. 136 p.
Poroshkov V.V. Raketno-kosmicheskiypodvig Baykonura [Rocket and space feat of Baikonur]. Moscow, Patriot Publ., 2007. 291 p.
ИНФОРМАЦИЯ ОБ АВТОРАХ / INFORMATION ABOUT THE AUTHORS
Кукушкин Михаил Александрович, к.воен.н., ст. препод. кафедры оперативного искусства и тактики, Военно-космическая академия им. А.Ф. Можайского.
Буклаков Олег Венадьевич, к.воен.н., доцент кафедры оперативного искусства, Военная академия связи им. Маршала Советского Союза С.М. Буденного.
Mikhail A. Kukushkin, Cand. Sci. (Milit.), Senior Lecturer of the Department of Operational Art and Tactics of the Military Space, Academy named after A.F. Mozhaisky.
Oleg V. Buklakov, Cand. Sci. (Milit.), Assoc. Prof. of the Department of Operational Art of the Military, Military Academy of Communications named after Marshal of the Soviet Union S.M. Budyonny.
