Роль применения отечественных компьютеров в атомной и космической программах СССР

3. Роль применения отечественных компьютеров в атомной и космической программах СССР

Решение задач военно-технической области с самого начала было одной из главных областей применения компьютеров. Постановка, алгоритмизация и программирование этих задач для универсальных машин стали предметом исследований и разработок ведущих школ прикладной (вычислительной) математики в СССР.

Основоположником советской ядерной программы следует считать академика В.И. Вернадского. Он еще в 1910 г., понимая как никто другой глубинный смысл радиоактивности, открытой Беккерелем, представил конкретную программу геологического поиска урановых руд и овладения энергией атомного распада.

Начало советской ядерной программы относится к 1943 г., когда по решению ГКО было создано первое в стране научно-исследовательское учреждение, призванное заниматься атомной проблемой, - Лаборатория измерительных приборов № 2 АН СССР (ЛИПАН - ныне Российский научный центр "Курчатовский институт").

Ясно, что для сокращения числа возможных вариантов было необходимо применять математические основы моделирования ядерных взрывов, прежде всего для расчетов мощности ядерных зарядов. Такие расчеты были организованы в ЛИПАН С.Л. Соболевым и в Отделении прикладной математики МИАН (ныне ИПМ им. М.В. Келдыша РАН) А.А. Самарским, еще до появления первых отечественных компьютеров, с помощью бригад расчетчиков на настольных счетно-клавишных машинах. Уже тогда они предложили эффективные алгоритмы численного решения уравнений математической физики, которыми описывались процессы ядерного взрыва.

Первые программы для машины "Стрела", реализующие алгоритмы численного решения задач моделирования ядерного взрыва, были разработаны в ИПМ АН СССР. Хотя производительность и, главное, надежность этой машины для решения таких задач не были достаточными, первые задачи были решены благодаря виртуозной работе программистов.

В 1961 г. на Новой Земле было произведено атмосферное испытание самой мощной в истории термоядерной бомбы мощностью 58 мегатонн тротилового эквивалента, а в 1962 г. СССР произвел на Новой Земле свое последнее воздушное испытание ядерного оружия. После этого основным методом испытаний ядерного оружия стали математические модели или подземные ядерные взрывы.

Также в этой сфере компьютеры активно использовались для расчетов реакторов атомных энергоблоков. Наиболее весомый вклад в этом направлении был сделан Г.И. Марчуком в 1953-1962 гг. во время его работы в Физико-энергетическом институте (ФЭИ) в г. Обнинске. Для решения задач расчета атомных реакторов тогда применялась машина М-20. Математической основой были приближенные аппроксимации уравнения Больцмана в приложениях к решению нейтронных задач.

Наконец, нельзя не сказать о применении универсальных вычислительных машин для глобального моделирования климата Земли. Модели так называемой "ядерной зимы" были разработаны в ВЦ АН СССР В.В. Александровым и Г.Л. Стенчиковым под руководством академика Н.Н. Моисеева. Расчеты, выполненные с помощью машины БЭСМ-6, показали, что ждет человечество, если случится ядерная катастрофа. Они послужили серьезным предостережением для политиков и в США, и в СССР в период "холодной войны" и стимулом для переговоров о сокращении запасов ядерного оружия, запрещении ядерных испытаний в атмосфере, открытом космосе и под водой.

Советская космическая программа.

Институт прикладной математики АН СССР, созданный М.В. Келдышем, был инициатором и основным разработчиком программного обеспечения для расчетов траекторий баллистических ракет и космических аппаратов, необходимых при выполнении всех космических запусков искусственных спутников Земли. Для проведения таких расчетов в ИПМ, в Центре управления полетами и других организациях, связанных с космической программой, применялись универсальные цифровые вычислительные машины М-20, затем БЭСМ-6 и многомашинная вычислительная система АС-6. В ИПМ алгоритмы и программы этих расчетов разрабатывались под руководством академика Д.Е. Охоцимского.

Когда в свое время журналисты писали о создании ракетно-ядерного щита страны, они называли аббревиатуру "3К" - Курчатов, Королев, Келдыш. Академик Б.Е. Патон, оценивая важнейшее значение создания и применения компьютеров для ядерной и космической программ, говорил, что справедливо было бы назвать и академика С.А. Лебедева, создавшего компьютеры, применявшиеся в этих программах.

Универсальные вычислительные машины применялись не только для баллистических расчетов, но и для проектирования самих ракет-носителей в КБ С.П. Королева и В.Н. Челомея, главного конструктора ракет военного назначения.

Системы управления для ракет-носителей разрабатывало НПО "Хартрон", г. Харьков (генеральный директор В.Г. Сергеев). Главным конструктором бортовых компьютеров для ракетных комплексов был А.И. Кривоносов.

Для отработки программно-математического обеспечения так называемого "электронного пуска" ракеты в НПО "Хартрон" использовался инструментальный комплекс на базе БЭСМ-6, который моделировал полет ракеты и реакцию системы ее управления на воздействие основных возмущающих факторов и обеспечивал эффективный и полный контроль полетных заданий. Системы управления, разработанные НПО "Хартрон", поставлялись ЮМЗ.