Мои ракетно-космические ошибки

Мы публикуем третий фрагмент мемуарных заметок доктора технических наук Аркадия Бениаминовича Найшуля (1920-2005), проработавшего всю жизнь в космической отрасли. Заметки любезно предоставлены его сыном, другом и постоянным автором «Полит.ру» Виталием Найшулем.

См. также:

• Как мы выбирали расположение космодрома Байконур
• Полет Гагарина

Всю жизнь я проработал в ракетно-космической технике. Не секрет, что вследствие ошибок разработчиков и ошибок при эксплуатации отнюдь не все пуски боевых и космических ракет заканчивались удачно. Так как я участвовал в их разработке и эксплуатации, и у меня, и у руководимой мной лаборатории, к сожалению, тоже были ошибки. Их было четыре. Ниже я расскажу о них.

В конце пятидесятых годов в СССР была создана и принята на вооружение трансконтинентальная баллистическая ракета 8К71 или иначе - знаменитая «семерка» Р-7. Эта ракета имела радиотехническую систему управления, в создании которой моя лаборатория принимала участие. Для того чтобы ракеты летели куда надо, в эту радиосистему закладывались так называемые уставки, которые рассчитывались в соответствии с "Методикой расчета уставок радиотехнической системы управления ракеты 8К71". Эта методика создавалась моей лабораторией и утверждалась мной и разработчиками аппаратуры.

Прошли летные испытания. Уставки рассчитывались в соответствии с нашей методикой. Ракеты попадали, куда нужно. Все шло хорошо. Ракеты 8К71 приняли на вооружение. Теперь уставки должны были рассчитываться военной организацией по нашей методике. Расчет был поручен умной и милой женщине Татьяне Дмитриевне Агеевой. И вот Татьяна Дмитриевна звонит мне: "Аркадий Бениаминович, я в этом месте не понимаю". "Приезжайте, разберемся". Она приехала. Вызвали разработчика аппаратуры Федора Ивановича Токарева. Довольно быстро разобрались. Я считал, что одну из составляющих уставки, задающей направление стрельбы, он учитывает в аппаратуре, а он считал, что я учитываю это в расчетах.

А как же летные испытания? Ведь ракеты попадали куда надо? Дело в том, что летные испытания проходили только по основному азимуту стрельбы, а эффект этой ошибки сказывался только при отклонении направления стрельбы от основного азимута.

К чему бы привела эта ошибка? Всего лишь к тому, что в случае атомной войны боеголовки, начиненные ядерными зарядами, попадали бы не туда, куда надо.

В ужас приходишь, когда задумываешься, к чему может привести в современном мире ошибка одного человека. Я считался одним из самых надежных разработчиков. А ведь не я один делаю ошибки, и не на каждую ошибку найдется своя Татьяна Дмитриевна.

Е-1. Попадание на Луну. Несостоявшаяся ошибка

2 января 1959 года на Луну был запущен первый космический аппарат Луна-1. К сожалению, в радиосистеме управления была допущена ошибка, и космический аппарат пролетел мимо Луны и стал спутником Солнца.

14 сентября 1959 года на Луну был снова запущен космический аппарат Луна-2. 18 сентября 1959 года он попал в Луну, кажется в море Ясности, доставив на Луну вымпел СССР. Это произошло во время визита Н.С.Хрущева в США. Копия вымпела тогда была подарена Хрущевым президенту Эйзенхауэру. Этот запуск космического аппарата был самый стрессовый в моей космической жизни. За день до него мне позвонили: "У вас ошибка. Космический аппарат на Луну не попадет". Смотрю - действительно ошибка. И так и сяк - ошибка.

Наш главный конструктор Николай Алексеевич Пилюгин был на полигоне. В его кабинете был первый зам Георгий Петрович Глазков. Предлагаю ему задержать пуск - он не соглашается. Весь вечер, всю ночь разбираюсь - сложная штука. К утру выясняю - у меня все верно. В 7 часов докладываю Георгию Петровичу. В 9 часов пуск. Успешный. Через 4 дня аппарат попал в Луну. А если бы не попал? Опять стал бы спутником Солнца. Куда бы попал я? Да еще имея в виду пребывание Хрущева в Америке…

Марс 1971. Чужая ошибка

В 1971 году к Марсу были запущены два космических аппарата. Оба - неудачно. Первый аппарат не ушел к Марсу с орбиты спутника Земли. Причина - ошибочный код полетного задания в бортовом компьютере, задающий время включения разгонного двигателя. Ошибку совершило другое подразделение. Я не обязан был проверять его работу, но если бы проверил, то обнаружил бы ошибку. По этому вопросу состоялось заседание коллегии министерства, на которой ряд лиц нашей, а также головной организации и среди них ваш покорный слуга, были наказаны. Меня на год понизили в должности. В сущности, при разработке этого космического аппарата ошибки я не совершал. Она была мне приклеена для разбавления ответственности.

Второй космический аппарат в 1971 г. успешно вышел на межпланетную траекторию полета к Марсу, но вскоре перестал отвечать.

Марс 1973 года. Несостоявшаяся ошибка

Предполагалось, что космический аппарат, прилетевший с Земли, войдет в атмосферу Марса, затормозится в ней и сядет на его поверхность. Всю дорогу от Земли до Марса космический аппарат управлялся бортовыми и наземными радиотехническими средствами. С их помощью на Земле в вычислительных центрах определялись траектория космического аппарата и уставки, необходимые для ее исправления. Эти уставки с помощью той же радиосистемы на сеансах связи передавались на борт, где исполнялись на сеансах коррекции с помощью автономной системы управления. При подлете к Марсу из-за колоссальных расстояний (более 200 млн. км) радиотехническая система не в состоянии обеспечить необходимую для посадки точность входа в атмосферу. Поэтому последняя коррекция траектории перед входом в атмосферу Марса проводилась по измерениям прибором СКАН (Система Космической АстроНавигации) положения Марса на небе. Результаты этих измерений обрабатывались бортовым компьютером, и по ним определялись уставки, необходимые для коррекции подлетной к Марсу траектории. Эта программа в компьютере разрабатывалась в моей лаборатории Татьяной Матвеевной Гейман. Она допустила ошибку, но вероятность ее реализации была 1/3000000. Ошибку мы обнаружили, когда космический аппарат уже летел к Марсу. Исправить ее с Земли по радио при этом бортовом компьютере не представлялось возможным. С тревогой мы следили за подлетом космического аппарата к Марсу, за последней коррекцией его траектории. К нашему счастью, ошибка не реализовалась. Космический аппарат нормально вошел в атмосферу Марса. Но сигнала с поверхности планеты мы так и не получили. Почему - неизвестно.

Как я боролся с ракетно-космическими ошибками

В 1991 году советский космический аппарат, предназначенный для исследования Марса, потерял связь с Землей на перелетной траектории. В 1996 году перестал отвечать американский космический аппарат на трассе Земля - Марс. В 1999 году американский космический аппарат, предназначенный для исследования Марса, перестал отвечать перед самым входом в атмосферу Марса. Причины - неверные уставки. Потеряны три аппарата СССР и США, общей стоимостью, наверное, более миллиарда долларов. Как избежать таких потерь?

Для того чтобы ответить на этот вопрос, рассмотрим запуски наших космических аппаратов на Марс в 1971 и 1973 годах. Я уже писал о том, что в 1971 году вследствие неправильной уставки не включился разгонный двигатель, и космический аппарат вместо того, чтобы лететь к Марсу, остался на орбите Земли. По этому поводу, кроме наказания виновных, была создана межведомственная комиссия, которая совершенно справедливо постановила, что причиной аварии была плохая проверка ввода данных в систему управления.

Решения комиссии было совершенно правильны. Господствовала идеология "нужно аккуратно, вдумчиво работать, тогда не будет ошибок". Но ошибки были. Человеку свойственно ошибаться. Их вероятность увеличилась с появлением бортовых компьютеров и программ. Вот где раздолье для ошибок! Поэтому я пришел к выводу, что нужна другая идеология. Нужна такая система защиты от ошибок, чтобы любая ошибка была обнаружена и исправлена. У нас в институте (Научно-исследовательский институт автоматики и приборостроения Пилюгина) оказалось возможным создать такую систему. Она имела три ступени защиты.

Первая – испытания бортовых программ на универсальных наземных вычислительных машинах с помощью интерпретаторов или трансляторов. Количество возможных вариантов измеряется тысячами. Их задание возможно от датчиков случайных чисел в области возможной работы бортовой программы.

Вторая – на электронных моделирующих установках с реальным бортовым компьютером, где количество возможных вариантов измеряется сотнями.

И, наконец, третья, наиболее близкая к реальности, - это бортовой компьютер + реальная аппаратура на стенде. Количество возможных вариантов измеряется единицами, в лучшем случае десятками.

Итак, сначала обработка бортовых программ на наземных универсальных вычислительных машинах, затем - на электронных моделях с реальным бортовым компьютером, затем - на стенде с реальной аппаратурой.

Необходимо отметить, что маловероятные ошибки могли ускользать и при такой проверке. Я уже писал об ошибке в подлетной к Марсу с вероятностью 1/3000000. Неудивительно – качество испытаний тогда даже на универсальных вычислительных машинах измерялось тысячами, а отнюдь не миллионами проверок.

К пускам 1973 года мы всю эту систему ввели в действие. Система проверки применялась как для проверки бортовых компьютеров, так и для проверок уставок, вводимых перед стартом и в полете. Поэтому аварийный случай, который был с марсианским аппаратом в 1971 году, теперь был просто невозможен.

Как же проводилась проверка уставок, вводимых на борт космических аппаратов на траектории Земля - Марс?

Вычислительные центры ЦНИИМАШ и ИПМ по результатам радиотехнических измерений определяли траекторию и уставки, необходимые для ее коррекции. Эти уставки в любое время дня и ночи немедленно передавались по телефону в наш институт. Правильность работы системы управления нами проверялась на универсальных вычислительных машинах, на электронных моделях и на стенде. Результаты проверки рассматривались и утверждались военной приемкой. В вычислительный центр за подписью руководства института отправлялась телефонограмма: "Уставки № такие-то системой управления обрабатываются правильно. Ввод на борт разрешаю. Подпись".

Уставки передавались на НИП (Наземный измерительный пункт) в Евпаторию, а затем на борт космического аппарата, летящего к Марсу.

Послесловие

Отдельно я хотел бы рассказать об отношении к этой работе сотрудников и начальства. Оно было скорее недоброжелательное, чем доброжелательное. Ведь когда всё хорошо, то всё хорошо. А тут громоздится черт знает что. Но мешать мне боялись и давали полную свободу действий – вдруг помешаешь, а потом – авария.

Был еще один важный аспект – время. Пока идут проверки, теряем время. Ошибок пока не найдено. Не пора ли заканчивать проверки? Я чувствовал давление, но позиций не сдавал.

Что было после меня – не знаю. При описанных выше проверках ввод неверных уставок исключался. Поэтому если бы эта методика продолжала действовать после моего ухода на пенсию, мы не потеряли бы Марс в 1991 г. Если бы подобную методику использовали в NASA, то и американские «Марсы» 1996 и 1999 гг. не пропали бы, а выполнили свои задачи.

10.10.99.