В 80-е годы инженеры из Таганрога создали первую в мире систему автономного движения робота-планетохода
Таганрогские ученые не просто успешно трудились над космическими программами СССР: многие их разработки стали первыми в мире, опередив аналоги на десятилетия.
65 лет назад 12 апреля 1961 года весь мир с замиранием сердца следил за полетом советского космонавта Юрия Гагарина. Корабль «Восток-1» стартовал с космодрома «Байконур» и впервые в мире совершил орбитальный облёт планеты Земля — за 108 минут. Позже даже в семейных архивах люди годами хранили фото простого парня Юры из Смоленской области и вырезки из газет о космических полетах. А подрастающие малыши на вопрос — «кем ты будешь, когда вырастешь?», без тени сомнения отвечали -«космонавтом!»
За спиной первого человека в космосе видятся фигуры многих и многих людей, сделавших возможным этот полет. Это величайшие умы отечественной науки: физики и математики, исследователи, инженеры, техники, врачи, тренеры, те, кого, как и Гагарина, готовили к космическим полетам, и многие другие. Если собрать причастных к успешной миссии «Востока-1» вместе, наберется целый город людей, не меньше. А если посмотреть шире – за первым полетом в космос стоит целая страна.
Выпускники ТРТИ
Наш город прочно связан с темой полётов в космос и исследований внеземных объектов. В 1956 году десять молодых инженеров из первого выпуска Таганрогского радиотехнического института (ТРТИ, сейчас — ИТА ЮФУ) привлек к работам над космической программой СССР легендарный конструктор Сергей Королёв. Владимиру Караштину поручили разработку автоматической системы подготовки старта. С 1980 года он стал заместителем генерального конструктора Ракетно-космической корпорации «Энергия».
Другой выпускник ТРТИ, Юрий Карпов — один из основоположников направления, охватывающего теоретическую, проектную и практическую части разработки системы управления бортовой аппаратуры(СУБА) для первых спутников, лунных зондов, автоматических межпланетных станций, первых пилотируемых кораблей. Также он принимал непосредственное участие в техническом обеспечении первого полёта Юрия Гагарина.
Выпускник ТРТИ Владимир Шевелев участвовал в проектировании, разработке, испытаниях и пусках первых искусственных спутников Земли, в проектировании и комплексных испытаниях систем управления бортовой аппаратуры космических кораблей «Восток» и «Восход», принимал участие в создании системы управления «Луна -2», и это список знаковых его работ можно продолжать…
Луна и роботы
Если говорить об исследовании спутника Земли, станция «Луна-1» первой достигла второй космической скорости, зарегистрировала внешние радиационные пояса и измерила солнечный ветер, однако именно станция «Луна-2» стала первым космическим аппаратом, достигшим поверхности естественного спутника Земли, доставив туда вымпелы с символикой СССР.
«Луна-3» впервые в мировой истории выполнила гравитационный манёвр, и сфотографировала обратную, невидимую с Земли сторону лунной поверхности. В 1966 году «Луне-9» удалась мягкая посадка на спутник Земли, а «Луне-17» в 1970 году доверили доставить на Луну первый луноход.
Во многом эти достижения стали возможны благодаря таганрогским инженерам, которые обеспечивали космическую отрасль СССР необходимой элементной базой.
На рассвете космической эры отраслевые конструкторские бюро оказались перегружены заказами, и требовались динамичные организации, имеющие собственную конструкторско-производственную базу. В составе ТРТИ, которым тогда руководил профессор (в последствии академик РАН) Анатолий Каляев, создали ряд новых подразделений (ОКБ ТРТИ — позже НКБ «МИУС»), НИИ МВС), которые успешно вели работы по космической тематике.
Свой стартовый «космический» заказ ОКБ ТРТИ получило от Особого конструкторского бюро Московского энергетического института (ОКБ МЭИ). Ученым поручили произвести разработку гибридно-плёночных микросхем частного применения «Луна» и организовать изготовление этих микросхем мелкими сериями на своей производственной базе.
Весомый вклад в изучение Луны внес Научно- исследовательский институт многопроцессорных вычислительных систем (сегодня институт носит имя академика А.В. Каляева). С 1983 по 1988 годы здесь выполнялись научно-исследовательские работы по созданию систем управления роботов-планетоходов под руководством академика РАН, профессора Игоря Каляева.
Фантастические задачи
«В 80-е годы прошлого века наши сотрудники выполнили цикл работ по созданию интеллектуальной (в те времена такие слова еще не применяли) системы управления роботом-марсоходом», — рассказывает научный руководитель направления ЮФУ Игорь Анатольевич Каляев.
Он объясняет: когда в начале 70-х годов прошлого века СССР осуществил успешную программу доставки на поверхность Луны роботов-луноходов, проработавших на ее поверхности длительное время, роботами управляли с Земли. После успешного завершения лунной миссии появилась идея создания робота для исследования поверхности Марса. Управлять роботом-марсоходом с Земли не получилось бы: время задержки передачи сигнала-команды из-за большого расстояния могло достигать более 10 минут.
«Нам поставили крайне необычную в то время задачу — создать робота, который смог бы без участия человека-оператора двигаться в заданную точку по заранее неисследованной пересеченной местности. Мы такую систему создали, провели несколько её успешных испытаний на специальных полигонах на Камчатке возле вулкана Толбачек, в радиусе от которого более 20 км все покрыто пеплом. Место идеально подходило для имитации марсианской поверхности. Созданная система обеспечивала сбор информации о поверхности, по которой происходило движение, с помощью сканирующего лазерного дальномера, на основе информации создавалась цифровая карта местности», — поясняет Игорь Каляев.
Далее эта карта отображалась в однородную нейроноподобную структуру, в которой параллельно моделировались варианты движения робота к цели, и выбирался оптимальный вариант, после чего робот осуществлял соответствующее движение. Так появилась первая в мире система автономного движения робота-планетохода. В системе управления робота-марсохода таганрогские ученые первые в мире использовали аппаратно реализованную нейроноподобную вычислительную структуру (имитирующую принципы работы биологических нейронов и их взаимодействия, и использующую специализированные аппаратные решения для обработки информации, примечание автора).
Для решения поставленной задачи разработали и создали специальную микросхему (чип), содержащую 128 нейроноподобных элементов, а также выполнили микросборку на ее основе, содержащую 8 таких чипов (то есть в одном корпусе находились 1024 нейроноподобных элемента). Между прочим, первые микросхемы нейронных структур за рубежом появились на 10 лет позже! К концу 80-х годов робота практически подготовили к полету, однако развал СССР остановил эти уникальные, не имеющие аналогов разработки.
«Результаты, полученные благодаря нашей работе по созданию робота-марсохода, мы смогли использовать позже, при реализации международной программы «МАРС 93-96», в рамках которой создавалась специальная платформа для высокоточной съемки поверхности «красной планеты». Мы отвечали за высоконадежную систему управления и стабилизации этой платформы», — дополняет рассказ Игорь Анатольевич.
К Луне сегодня
Сегодня мир следит за пилотируемой миссией «Артемида-2» — корабль облетит вокруг Луны на расстоянии около 10 300 километров за обратной стороной Луны. Люди впервые отдалятся от Земли на столь большое расстояние (370 тысяч километров). Американский корабль не будет выходить на окололунную орбиту и обогнет спутник по так называемой траектории свободного возвращения — воспользуется ее гравитацией для поворота обратно к Земле. Руководит полетом 50-летний Грегори Уайзман, опытный астронавт и космонавт (летал и на российских «Союзах»). В составе экипажа Виктор Гловер и Кристина Кук, а так же канадец Джереми Хансен.
Космический корабль «Орион» стартовал 1 апреля с космодрома на мысе Канаверал во Флориде. Посадка корабля запланирована приводнением в Тихий океан в три часа ночи 11 апреля по московскому времени.
У России существует своя масштабная национальная программа по освоению Луны, и некоторые ее подробности в ходе «правительственного часа» в первый день апреля в Совете Федерации привел глава Роскосмоса Дмитрий Баканов. По его словам, в ведомстве в 2024 году завершили разработку специального прибора, при помощи которого предполагается просканировать Луну и уточнить строение ее поверхности. Параллельно завершается макетирование автоматической станции, которая соберет образцы лунного грунта и отправит их на Землю, — в будущем на основе этих данных планируется подобрать оптимальное место для посадки и размещения полноценной обитаемой лунной базы.
Марина ДАРЕНСКАЯ, фото на главной из архива Игоря Каляева
The post В 80-е годы инженеры из Таганрога создали первую в мире систему автономного движения робота-планетохода first appeared on Таганрогская правда.