12 апреля – всенародный день космонавтики – знаменательный день не только для Космических войск РФ, но и для учёных, конструкторов, инженеров и всех, кто принимал и принимает участие в этой грандиозной работе.

Космонавтика для большинства ассоциируется с именем Главного конструктора (в самом деле – Генерального) С.П. Королёва. Хотя в этой весовой категории было, как минимум, три выдающихся генеральных конструктора ракетно-космической техники: Королёв, Челомей и Янгель (в алфавитном порядке). А ещё Макеев, Надирадзе, Бармин, Пилюгин, Решетнёв, Кисуненко и т.д.

ЭВМ, применяемые в космонавтике, делятся на две части: бортовые (БЦВМ, те, которые летают) и ЭВМ наземной инфраструктуры.

Бортовые разрабатывались, в основном, в СКБ-245 – НИЭМ – НИЦЭВТ – НИИ «Аргон» (всё это одна контора в разное время). Сергей Крутовских - Главный конструктор БЦВМ космического применения.

Наземная инфраструктура состояла из «больших» ЭВМ и средств связи. Это были, в основном, М-220, М-222 а, позже, ЭВМ серии «Ряд» (ЕС ЭВМ) и вычислительные комплексы на их основе, выпускаемые в Казани. Они были установлены в институтах МО и АН СССР, ГВЦ (Галицино-2), центрах дальней космической связи (Симферополь, Евпатория), на космодромах и НИПах (Щёлково, Балхаш (Приозёрск), Колпашево, Улан-Удэ, Галёнки (Уссурийск), Ключи (Камчатка). «На подхвате» применялись также «Мински».

Важным компонентом наземной инфраструктуры являлись средства связи. Космическими объектами (КО) нужно управлять. Для этого на борт должны быть загружены команды и программы через командные радиолинии. Командные радиолинии (КРЛ) – это локаторы (Куб, Коралл), которые сопровождают КО в зоне видимости и передают на бортовые ЭВМ информацию. На КРЛ, установленных на научно-измерительных пунктах (НИПах), разбросанных по всей территории страны, нужно доставить командную информацию и данные об орбите, так называемые целеуказания – эфемериды (склонение, прямое восхождение и т.п.), т.е. когда и откуда спутник вынырнет в данной местности из-за горизонта, чтобы его поймать, сопровождать и передать на борт программы и команды.

Естественно, эти данные готовились на больших ЭВМ в центре. Для доставки этой информации на конкретные НИП был разработан комплекс СПД аппаратуры «Луч», состоящий из трёх устройств. Луч-1 – передатчик, установленный в центре. В него вводилась с перфоленты передаваемая информация. По телеграфным каналам (самым надёжным на то время) данные передавались на приёмник – Луч-2 на соответствующем НИП и фиксировались на перфоленте. При прохождении КО в зоне видимости НИП, команды и программы загружались на борт через Луч-3 и КРЛ.
Загрузка выполнялась трёхкратно. Естественно, по линиям «Луч-1» - «Луч-2» передавались не только программы для КО, но и другая информация, в частности эфемериды, т.е. расчётные данные о времени и координатах появления КО в зоне конкретного НИП. Данные рассчитывались ВЦ вначале НИИ-4, а позднее КИКом (командно-измерительный комплекс) по данным орбитальных измерений, осуществляемых наземными пунктами. Они выдавались в виде целеуказаний для каждого НИПа и зависели от наклонения и высоты орбиты полета спутника, а также от географической широты, на которой располагался данный НИП.

Луч-3 имел существенный лимит по объёму передаваемой на КРЛ информации в связи с ограничениями по механике (скорость перфоввода и искрового контрольника) – не более 32 слов за один цикл, которых необходимо было выполнить три раза за один сеанс связи с КО. КО-низколёты (орбита 100 – 300 км) были в зоне видимости НИП всего около 6 минут. А на новые объекты необходимо было передавать программы объёмом в несколько сот 36-разрядных слов. Существующие средства не обеспечивали загрузку такого объёма данных на борт.

Следует отметить, что вначале указанная СПД не была непосредственно связана с ЭВМ наземной инфраструктуры ввиду небольшого объёма передаваемой командной информации (до 32 слов). С усложнением программ и увеличением мощности БЦВМ (серия «Аргон») возникла необходимость загрузки на борт программ большого объёма. Конструктивные ограничения Луч-3 не обеспечивали возможность передачи на борт программ такой величины за время прохождения КО «низколётов», в том числе обитаемых орбитальных станций, в зоне видимости НИП (несколько минут).

В рамках проекта «Алмаз» (орбитальная станция военного назначения, Генеральный конструктор Челомей) была выполнена модернизация наземной инфраструктуры, при которой Луч-2 и Луч-3 были сопряжены с ЭВМ НИПа. В начале 70-х годов СКБ Казанского завода ЭВМ разработало изделие УСЛ-2, которое обеспечивало приём информации с линий связи непосредственно в оперативную память ЭВМ М-220 и М-222. При прохождении КО в зоне видимости НИП был обеспечен темп загрузки на БЦВМ программ объёмом до 2 тысяч слов трёхкратно. Информация загружалась на БЦВМ непосредственно из оперативной памяти ЭВМ НИПа. Изделие серийно выпускалась на КЗЭВМ.
УСЛ-2 использовалось также и для загрузки телеметрии в ЭВМ (проект «Янтарь», Галицино-2).

По проекту «Алмаз» ЦКБМ МОМ (бывшая ОКБ-52 МАП) под руководством Генерального конструктора Владимира Николаевича Челомея велась разработка орбитальной посещаемой станции (ОПС) и транспортного корабля (ТК) для задач Министерства Обороны. Задачи были аналогичны тем, что и у разрабатывавшейся в то время американской станции MOL (Manned Orbiting Laboratory) — ведения фотографической и радиотехнической разведки и управления с орбиты наземными военными средствами. Станция была оборудована длиннофокусными фотокамерами для съемки Земли и бортовыми ЦЭВМ серии «Аргон». Для транспортного корабля была разработана отдельная модификация БЦВМ «Аргон».

КБ С.П. Королёва также разрабатывало долговременную орбитальную станцию (ДОС), многие элементы конструкции и систем управления были заимствованы от ОПС «Алмаз», в том числе и БЦВМ.

В последствии обе эти станции вперемежку запускались под общим наименованием «Салют». Салюты-2, -3, и -5 – это, в самом деле, ОПС «Алмаз». Одновременно иметь на орбите ОПС и ДОС было невозможно – центр управления не справлялся с такой нагрузкой. Позже были запущены ещё два «Алмаза» в беспилотном варианте.

Поскольку работы В.Челомея по ОПС были развёрнуты значительно раньше, чем ДОС С. Королёва, то и недостатки наземной инфраструктуры, в том числе по «ЛУЧУ» были выявлены загодя. В связи с этим модернизация системы закладки программ на борт выполнялась в рамках проекта «Алмаз».
Проектирование началось с разработки аванпроекта. Основная идея проекта – использование ЭВМ М-220 (позже М-222), которыми были оснащены НИП, для приёма данных, хранения их и выдачи непосредственно на КРЛ в момент прохождения КО в зоне видимости НИП. Этим устранялись ограничения по скорости, свойственной механическим устройствам старой системы, обеспечивался темп передачи данных на борт до двух тысяч слов трёхкратно за сеанс. Кроме того, существенно повышалась надёжность системы в связи с исключением из процесса механических устройств и бумажных перфолент. Попутно обеспечивалась он-лайн загрузка в ЭВМ любой другой информации, поступающей по линиям связи, превращая ЭВМ НИП а элемент сети.

Было предложено применить ранее не используемые (но заложенные при проектировании М-220) команды комплексирования ЭВМ, обеспечивающие параллельные приём и выдачу массива данных и управление этим процессом.

Физические проблемы передачи данных заключались в удалённости здания вычислительного центра от зданий КРЛ (до 1 км) и прохождения трассы линии связи между ними по территории с интенсивными импульсными помехами (антенные поля на территории НИП. Например, на центрах дальней космической связи в Симферополе и Евпатории работали передатчики с антеннами диаметром до 40 метров и мощностью 50 КВт). Было предложена оригинальная система помехозащищённого кодирования с квитированием и переспросами.

Максимальная сессия связи могла быть от Крыма (Симферополь) до Камчатки (Ключи). Выяснилось, что имеющиеся, современные и перспективные на то время цифровые СПД не могли обеспечивать устойчивую связь на таких протяжённых линиях связи. Аванпроектом было предложено сохранить существующую систему связи ЛУЧей как наиболее надёжную.

Более того, аванпроект предусматривал минимальное вмешательство в отработанные длительной эксплуатацией интерфейсы между компонентами существующей системы. В проекте было предложено не разрабатывать систему заново, а «врезать» ЭВМ в существующую путём создания «Устройства сопряжения ЭВМ М-220 с устройствами «ЛУЧ». Комплект УС должен был состоять из 2 устройств – стойки сопряжения с ЭВМ (на ВЦ), стойки сопряжения с Луч-2 и Луч-3 (в здании КРЛ) и скоростной помехозащищённой линии связи между стойками. Работа заключалась в следующем: в режиме приёма данные через Луч-1, протяжённую линию связи, Луч-2, стойку сопряжения с ЛУЧ, скоростную ЛС и стойку сопряжения с ЭВМ загружались непосредственно в оперативную память (ОП) М-220. Данные в режиме выдачи из ОП М-220 через стойку сопряжения с ЭВМ, ЛС, стойку сопряжения с ЛУЧ поступали на Луч-3 и далее на КРЛ. Все механические ограничения снимались, заданный ТЗ темп передачи данных обеспечивался, а существующие интерфейсы были полностью сохранены.

Всего было выпущено в 1971-1972 гг. 15 комплектов УСЛ-2 и установлено на НИП Симферополь, Щёлково, Балхаш, Колпашево, Улан-Удэ, Енисейск, Ключи и др., а также в Галицино-2.

Для наземной инфраструктуры ЦУКОС внедрение УСЛ-2 также было большим шагом вперёд в использовании вычислительной техники. Разрозненные (автономные) ЭВМ НИП на огромной территории СССР были объединены в единую сеть передачи данных уже в 1972 году.