Какая электроника используется в ракете Ангара?
В век гаджетов наверно всем интересно какие ЭВМ управляют современными ракетами. Обычно об этом не рассказывают, т.к. цикл создания новой ракеты занимает десятилетие, а то и два, поэтому электронная начинка устаревает, и удивить человека с условным айфоном нельзя.
Разработка Ангары началась еще в начале 90-ых, поэтому ничего выдающегося нам естественно ждать не стоит.
Для начала исследования вопроса была выбрана книга:
"Космический ракетный комплекс Ангара, История создания, Том 1,2, Нестеров". (легко скачивается из сети)
В самой книге ответа нет, но на стр. 453 упомянуты Назымов и Новикова, как создатели бортовых цифровых вычислительных комплексов.
На странице посвященной Назымову написано, что БЦВМ Ангары это Бисер-7, но самого изображения нет, есть только Бисер-6. На форумах пишут, что Бисер-6 вероятно используют в МРБ ЯРС, а Бисер-3 в МРБ Тополь-М.
Бисер-6
В 1996 году на основе БИС началась разработка следующей из серии семейства машин БЦВМ «Бисер» высокопроизводительной радиационно-стойкой «Бисер 6». В настоящее время варианты исполнения наземных и бортовых ЦВМ «Бисер 6» являются основой систем управления ракетных проектов «Фрегат», «Ангара» и многих других.
Бисер-6
А вот на 23 стр. Вестника НПО Лавочкина пишут, что Бисер-7 отличается только удвоением быстродействия, при сохранение массо-габаритных характеристик.
"На следующем этапе модернизации разработан ещё более мощный компьютер Бисер-7. Он имеет вдвое большую производительность, чем Бисер-6 при тех же габаритно-массовых характеристиках." ... "Аппаратура системы управления выполнена на отечественной элементной базе."
Бисер-7 сегодня используют на разгонном блоке Фрегат. Ну и на одном из форумов неофициально так:
Компьютер Бисер-7 (1999-2008гг)
Система команд --- см п.6
Рабочая частота --- 16Мгц
Разрядность команд/операндов, бит --- 16,32 / 16,32
Быстродействие, т.н. "коротких" оп./с --- 4.0 млн.
Средняя производительность, оп./с --- 1200 тыс.
Потребляемая мощность, Вт --- 5
Масса,кг (в "контейнере")--- 3.0
Резервирование --- 3-х кратное с т.н. "поузловым мажоритированием"
Рабочая частота в 16Мгц и средняя производительность в 1.2 оп/сек не впечатляет. Скорее это уже музейные экспонаты, хотя еще в 2010г в Трудах НПЦАП найдена статья:
Интерфейсы обмена информацией, реализованные в большой интегральной схеме канала ввода-вывода 1537ХМ2А-192 для цифровой вычислительной машины типа «БИСЕР 7»
Которая однозначно подтверждает, что Бисер-7 использует устаревшую элементную базу (серия 1537 из 90-ых), основу которой составляют Базовые Матричные Кристаллы со степенью интеграции до 50000 транзисторов на кристалле и технологическими нормами изготовления порядка 25 микрон (Ангстрем 1537ХМ2А)
На фотках ниже БЦВМ Бисер-7
Испытальный стенд. Многое говорит монитор и ПК который управляем стендом, т.к. по ним можно определить примерный год его разработки.
Если на синем экране монитора Нортон командер, то это ДОС и 90-ые, если Far то уже 2000-ые. Но, поскольку внизу нет панали задач Виндовс, то скорее всего 90-ые, в версию терминала Linux и Midnight Commander-а на нем можно не рассматривать.
Поколения Бисеров.
Опять же обратите внимание на монитор, там изображен экран испытательного стенда, ПО которого написано или на Турбо Си, или Турбо Паскале, но запущено в Windows 7. На плате установлена микросхема в корпусе как на картинке выше, напротив которой написано Би-7 (Бисер-7).
Невесёлую картину может скрасить то обстоятельство, что в журнале НОВОСТИ КОСМОНАВТИКИ №03 (362) 2013 Том 23 2015г была опубликована статья, которую зачем-то удалили с сайта НПЦАП: "50 лет штурманам ракет", оставившая след на форумах. В ней даются обещания, что разработчики от базовых матричных кристаллов низкой степени интеграции перейдут к СнК - системам на кристаллах.
Для «Бисера-7» уже разработан центральный процессор и создаются еще более интегрированные БИС. Если смотреть совсем далеко, то ориентир для НПЦ АП - разработка БЦВМ с использованием технологии «система на кристалле».
(с ) Директор предприятия, доктор технических наук Ефим Леонидович Межирицкий. (цитировал участник форума Аскет)
Похожие работы были замечены в 2014г в Сколково - тема ЦВМ28 у "ООО ТЕХКОМ-электроник", но видимо развития не получили, т.к. основаны были на иностранной элементной базе. Ведь именно такой их подход привел БЦВМ ЦВМ22 к забвению, т.к. она использовалась в спутниках Глонасс-К, а из-за санкций поставки элементной базы для ЦВМ22 были прекращены.
А какую элементную базу используют в ракетах компании SpaceX?
Hardware They Use
Rather than using expensive, radiation-hardened components, SpaceX uses off-the-shelf parts. According to the former director of SpaceX vehicle certification, John Muratore, each Dragon spacecraft is equipped with 3 flight computers. Each of these computers run on a dual-core x86 processor.
Оборудование, которое они используют
Вместо того, чтобы использовать дорогие радиационно-стойкие компоненты, SpaceX использует готовые детали. По словам бывшего директора по сертификации космических аппаратов SpaceX Джона Мураторе, каждый космический корабль Dragon оснащен 3 бортовыми компьютерами. Каждый из этих компьютеров работает на двухъядерном процессоре x86 .
Т.е. SpaceX использует бытовую/промышленную микроэлектронику технологического уровня 2004 года, а для надежности применяет многократное резервирование и мажоритирование. Подход довольно спорный, т.к. именно и-за него был потерян Фобос-Грунт.
Заряженная частица прошила сразу два блока разных полукомплектов устройства Бортового Вычислительного Комплекса в ЦВМ22, повредив информации в симметричных микросхемах ОЗУ каждого полукомплекта, из-за чего сбой был синхронным сразу на двух вычислительных устройствах и система мажоритирования не помогла. Чтобы уменьшить вероятность одновременного сбоя в симметричных блоках системы, платы центральных процессоров не должны располагаться параллельно и близко друг к другу. Но это мое ихмо по результатам прочтения статьи на хабре, официальное заключение по аварии звучит так:
"официальной причиной аварии станции «Фобос-Грунт» был назван перезапуск двух комплектов бортового вычислительного комплекса [ЦВМ22] из-за воздействия космического излучения - тяжёлых заряженных частиц космического пространства - вследствие недооценки фактора космического пространства разработчиками и создателями межпланетной станции.". Если перевести на русский язык в ЭВМ была использована иностранная элементная база - статическая память WS512K32V20G24M, где последняя буква обозначает область применения "M" - Military, что является грубым конструкторским просчетом, т.к. в подобных устройствах должна использоваться элементная база категории - "space".
"Кубик" ЦВМ22 Фобос-Грунт, в котором полукомплекты БВК расположены рядом и параллельно.
Если инженеры SpaceX хотя наступить на чужие грабли, то мы им не указ, главное, чтобы Роскосмос не бросился в объятия SpaceX и не начал возить на МКС наших космонавтов на ракетах Маска, пока надежность их не будет подтверждена годами безаварийной эксплуатации.
[Ещё немного истории БЦВМ Бисер]
Когда Бисеры использовали в Буранах и Шатлах был примерный паритет в элементной базе БЦВМ. И этот паритет нужно восстановить хотя бы в коммерческих ракетах.
Материал для дополнительного чтения:
Относительно современная российская радстойкая элементная база (хотя и не без недостатков, т.к. использует лицензированные IP ядра ARM Cortex M4F)
Развитие микропроцессоров с архитектурой КОМДИВ
Системы управления и БЦВМ советских и российских МБР, РН, РБ и КА
Разработка Ангары началась еще в начале 90-ых, поэтому ничего выдающегося нам естественно ждать не стоит.
Для начала исследования вопроса была выбрана книга:
"Космический ракетный комплекс Ангара, История создания, Том 1,2, Нестеров". (легко скачивается из сети)
В самой книге ответа нет, но на стр. 453 упомянуты Назымов и Новикова, как создатели бортовых цифровых вычислительных комплексов.
На странице посвященной Назымову написано, что БЦВМ Ангары это Бисер-7, но самого изображения нет, есть только Бисер-6. На форумах пишут, что Бисер-6 вероятно используют в МРБ ЯРС, а Бисер-3 в МРБ Тополь-М.
Бисер-6
В 1996 году на основе БИС началась разработка следующей из серии семейства машин БЦВМ «Бисер» высокопроизводительной радиационно-стойкой «Бисер 6». В настоящее время варианты исполнения наземных и бортовых ЦВМ «Бисер 6» являются основой систем управления ракетных проектов «Фрегат», «Ангара» и многих других.
Бисер-6
А вот на 23 стр. Вестника НПО Лавочкина пишут, что Бисер-7 отличается только удвоением быстродействия, при сохранение массо-габаритных характеристик.
"На следующем этапе модернизации разработан ещё более мощный компьютер Бисер-7. Он имеет вдвое большую производительность, чем Бисер-6 при тех же габаритно-массовых характеристиках." ... "Аппаратура системы управления выполнена на отечественной элементной базе."
Бисер-7 сегодня используют на разгонном блоке Фрегат. Ну и на одном из форумов неофициально так:
Компьютер Бисер-7 (1999-2008гг)
Система команд --- см п.6
Рабочая частота --- 16Мгц
Разрядность команд/операндов, бит --- 16,32 / 16,32
Быстродействие, т.н. "коротких" оп./с --- 4.0 млн.
Средняя производительность, оп./с --- 1200 тыс.
Потребляемая мощность, Вт --- 5
Масса,кг (в "контейнере")--- 3.0
Резервирование --- 3-х кратное с т.н. "поузловым мажоритированием"
Рабочая частота в 16Мгц и средняя производительность в 1.2 оп/сек не впечатляет. Скорее это уже музейные экспонаты, хотя еще в 2010г в Трудах НПЦАП найдена статья:
Интерфейсы обмена информацией, реализованные в большой интегральной схеме канала ввода-вывода 1537ХМ2А-192 для цифровой вычислительной машины типа «БИСЕР 7»
Которая однозначно подтверждает, что Бисер-7 использует устаревшую элементную базу (серия 1537 из 90-ых), основу которой составляют Базовые Матричные Кристаллы со степенью интеграции до 50000 транзисторов на кристалле и технологическими нормами изготовления порядка 25 микрон (Ангстрем 1537ХМ2А)
На фотках ниже БЦВМ Бисер-7
Испытальный стенд. Многое говорит монитор и ПК который управляем стендом, т.к. по ним можно определить примерный год его разработки.
Если на синем экране монитора Нортон командер, то это ДОС и 90-ые, если Far то уже 2000-ые. Но, поскольку внизу нет панали задач Виндовс, то скорее всего 90-ые, в версию терминала Linux и Midnight Commander-а на нем можно не рассматривать.
Поколения Бисеров.
Опять же обратите внимание на монитор, там изображен экран испытательного стенда, ПО которого написано или на Турбо Си, или Турбо Паскале, но запущено в Windows 7. На плате установлена микросхема в корпусе как на картинке выше, напротив которой написано Би-7 (Бисер-7).
Невесёлую картину может скрасить то обстоятельство, что в журнале НОВОСТИ КОСМОНАВТИКИ №03 (362) 2013 Том 23 2015г была опубликована статья, которую зачем-то удалили с сайта НПЦАП: "50 лет штурманам ракет", оставившая след на форумах. В ней даются обещания, что разработчики от базовых матричных кристаллов низкой степени интеграции перейдут к СнК - системам на кристаллах.
Для «Бисера-7» уже разработан центральный процессор и создаются еще более интегрированные БИС. Если смотреть совсем далеко, то ориентир для НПЦ АП - разработка БЦВМ с использованием технологии «система на кристалле».
(с ) Директор предприятия, доктор технических наук Ефим Леонидович Межирицкий. (цитировал участник форума Аскет)
Похожие работы были замечены в 2014г в Сколково - тема ЦВМ28 у "ООО ТЕХКОМ-электроник", но видимо развития не получили, т.к. основаны были на иностранной элементной базе. Ведь именно такой их подход привел БЦВМ ЦВМ22 к забвению, т.к. она использовалась в спутниках Глонасс-К, а из-за санкций поставки элементной базы для ЦВМ22 были прекращены.
А какую элементную базу используют в ракетах компании SpaceX?
Hardware They Use
Rather than using expensive, radiation-hardened components, SpaceX uses off-the-shelf parts. According to the former director of SpaceX vehicle certification, John Muratore, each Dragon spacecraft is equipped with 3 flight computers. Each of these computers run on a dual-core x86 processor.
Оборудование, которое они используют
Вместо того, чтобы использовать дорогие радиационно-стойкие компоненты, SpaceX использует готовые детали. По словам бывшего директора по сертификации космических аппаратов SpaceX Джона Мураторе, каждый космический корабль Dragon оснащен 3 бортовыми компьютерами. Каждый из этих компьютеров работает на двухъядерном процессоре x86 .
Т.е. SpaceX использует бытовую/промышленную микроэлектронику технологического уровня 2004 года, а для надежности применяет многократное резервирование и мажоритирование. Подход довольно спорный, т.к. именно и-за него был потерян Фобос-Грунт.
Заряженная частица прошила сразу два блока разных полукомплектов устройства Бортового Вычислительного Комплекса в ЦВМ22, повредив информации в симметричных микросхемах ОЗУ каждого полукомплекта, из-за чего сбой был синхронным сразу на двух вычислительных устройствах и система мажоритирования не помогла. Чтобы уменьшить вероятность одновременного сбоя в симметричных блоках системы, платы центральных процессоров не должны располагаться параллельно и близко друг к другу. Но это мое ихмо по результатам прочтения статьи на хабре, официальное заключение по аварии звучит так:
"официальной причиной аварии станции «Фобос-Грунт» был назван перезапуск двух комплектов бортового вычислительного комплекса [ЦВМ22] из-за воздействия космического излучения - тяжёлых заряженных частиц космического пространства - вследствие недооценки фактора космического пространства разработчиками и создателями межпланетной станции.". Если перевести на русский язык в ЭВМ была использована иностранная элементная база - статическая память WS512K32V20G24M, где последняя буква обозначает область применения "M" - Military, что является грубым конструкторским просчетом, т.к. в подобных устройствах должна использоваться элементная база категории - "space".
"Кубик" ЦВМ22 Фобос-Грунт, в котором полукомплекты БВК расположены рядом и параллельно.
Если инженеры SpaceX хотя наступить на чужие грабли, то мы им не указ, главное, чтобы Роскосмос не бросился в объятия SpaceX и не начал возить на МКС наших космонавтов на ракетах Маска, пока надежность их не будет подтверждена годами безаварийной эксплуатации.
[Ещё немного истории БЦВМ Бисер]
Когда Бисеры использовали в Буранах и Шатлах был примерный паритет в элементной базе БЦВМ. И этот паритет нужно восстановить хотя бы в коммерческих ракетах.
Материал для дополнительного чтения:
Относительно современная российская радстойкая элементная база (хотя и не без недостатков, т.к. использует лицензированные IP ядра ARM Cortex M4F)
Развитие микропроцессоров с архитектурой КОМДИВ
Системы управления и БЦВМ советских и российских МБР, РН, РБ и КА