История создания Центра

Мстислав Всеволодович Келдыш

Дмитрий Евгеньевич Охоцимский

Эфраим Лазаревич Аким

С 1948 г. М.В. Келдышем сначала в Математическом институте АН СССР (МИАН), а затем в Институте прикладной математики АН СССР в отделе, возглавляемом Д.Е. Охоцимским, был развернут широкий фронт работ по ракетодинамике и механике космического полета. Уже в первый период этих работ, еще до запуска первого искусственного спутника Земли, коллективом, руководимым М.В. Келдышем, был получен ряд принципиально важных результатов, оказавших серьезное влияние на развитие ракетной и космической техники.

В 1949-1951 гг. выполнен цикл работ, посвященный анализу и определению оптимальных схем и характеристик составных ракет. Эти работы помогли С.П. Королеву сделать окончательный выбор схемы составной ракеты Р-7. В этот период выполнены работы по определению оптимального программного управления. Результаты этих работ помогли серьезно улучшить летные характеристики ракеты Р-7 и межконтинентальных крылатых ракет, а впоследствии послужили теоретической основой для многих дальнейших исследований. В этот же период были решены трудные задачи движения ракеты около центра масс, в которых учитывалась подвижность жидкости, имевшей свободную поверхность в баках ракеты.

В ходе летных испытаний баллистических ракет сотрудниками Института были выполнены на первой универсальной ЭВМ "Стрела-1" прогнозы точек падения головных частей ракет. Эти оперативные определения проводились по данным траекторных измерений, поступавшим в Институт от наземных средств слежения по телеграфным каналам связи. В машинном зале "Стрелы-1" стоял телефонный аппарат, который связывал Институт с измерительно-управляющими пунктами МО. Это был обычный полевой аппарат, на крышке которого было написано "осторожно, враг подслушивает". По этому аппарату поисковой группе передавали прогнозируемые координаты точки падения головной части ракеты, а потом получали информацию о достоверности переданного прогноза.

После запуска первого искусственного спутника Земли фронт руководимых М.В. Келдышем работ в ИПМ существенно расширился. В ИПМ были развернуты работы по обеспечению слежения за полетом спутников Земли и других космических аппаратов. Сотрудники института разработали методику для определения орбиты с помощью ЭВМ.

В 1965 году по предложению С.П. Королева и М.В. Келдыша в Институте был создан Баллистический центр, который вошел в общую систему координационно-вычислительных центров СССР. В их задачу входили сбор и обработка траекторной информации с целью определения истинных орбит летящих объектов, а также выработка соответствующих управляющих команд. Центр стал неотъемлемой частью замкнутого контура управления полетом космических аппаратов и способствовал успешному выполнению космических программ. Руководителем Баллистического центра ИПМ был назначен Эфраим Лазаревич Аким.

М.В. Келдыш считал, что БЦ ИПМ должен быть не просто мощным вычислительным центром, оперативно выполняющим расчеты. Центр должен работать в тесном взаимодействии с разработчиками КА, принимая непосредственное участие на всех этапах работы по созданию и испытаниям новых КА. В этих работах участвовали ведущие специалисты нашего Института в области механики, управления, программирования, прикладной математики и вычислительной техники.

Сотрудниками БЦ разработаны методы автоматического приема, статистической обработки и небесно-механической интерпретации траекторных измерений, оперативно поступающих в БЦ по каналам связи от разнесенных по территории страны радиотехнических и оптических измерительных средств. Созданы высокоточные методы определения и прогнозирования параметров движения КА по данным наземных и бортовых траекторных измерений, методы контроля в реальном масштабе времени траекторий выведения КА ракетой-носителем при старте с Земли. Разработаны эффективные методы определения параметров маневров и коррекций траектории, необходимых для сближения и стыковки транспортных кораблей с орбитальной станцией, спуска и посадки на заданный полигон пилотируемых кораблей и потопления грузовых кораблей, выведения автоматических КА в заданные районы Луны и планет. Созданы методы оценки точности навигации и управления полетом КА. Эти методы реализованы в виде программных комплексов.

БЦ ИПМ успешно выполнил работы по баллистико-навигационному обеспечению пятнадцатилетней безупречной службы на орбите научно-исследовательского комплекса "Мир", включая полеты к станции и стыковки с ней пяти научных модулей ("Квант", "Квант-2", "Кристалл", "Спектр" и "Природа"), 31 пилотируемого корабля "Союз" и 64 грузовых кораблей "Прогресс". БЦ оперативно и регулярно обрабатывал траекторные измерения, определял орбиты, прогнозировал движение и рассчитывал параметры маневров каждого из этих космических аппаратов. По данным бортовых измерений проводился выборочный анализ динамики движения орбитального комплекса около центра масс. БЦ Института участвовал в выборе схемы схода комплекса с орбиты, анализе и подготовке к возможным нештатным ситуациям, в баллистико-навигационном обеспечении осуществления выбранной схемы схода. Эти завершающие операции были уникальны и носили ответственный характер. Работы по баллистико-навигационному обеспечению управления полетом орбитального комплекса "Мир" проводились совместно с ЦНИИМАШ и РКК "Энергия".

Баллистический центр ИПМ под руководством Э.Л. Акима принимал активное участие на всех этапах реализации проекта многоразовой космической системы "Энергия-Буран" от его разработки до первого полёта. Параллельная работа двух баллистических центров (ЦУП ЦНИИМАШ в г. Королёве и ИПМ) обеспечила высокую надёжность оперативного сопровождения полёта системы "Энергия-Буран".

В БЦ ИПМ выполнены работы, положившие начало новому направлению - разработке автоматизированных высокопроизводительных интерактивных аппаратно-программных систем реального времени для БНО управления полетом КА. Сотрудниками ИПМ создан целый ряд таких многомашинных систем. Это резко повысило оперативность и надежность выполнения работ, сильно сократило необходимую численность специалистов.

По инициативе М.В. Келдыша, Д.Е. Охоцимского и Э.Л. Акима в Институте было положено начало новому направлению работ - созданию автоматизированных высокопроизводительных интерактивных аппаратно-программных систем реального времени для БНО управления полетом КА. Для наиболее ответственных и трудоемких участков работ в системах впервые реализованы целевые, полностью автоматические режимы работы. Операторы-баллистики выполняли функции контроля за процессами в системе и, при необходимости, оперативно вмешивались в них. Достигнутый в системе высокий уровень автоматизации повысил оперативность и надежность управления полетами.

Баллистический Центр ИПМ им. М.В. Келдыша в тесном взаимодействии с организациями-разработчиками КА: РКК "Энергия", НПО им. С.А. Лавочкина, ЦНИИМАШ и др. - успешно выполнял работы по баллистико-навигационному обеспечению управления полетом всех автоматических аппаратов "Луна", "Венера", "Марс", предназначенных для исследования Луны и планет, аппаратов "Вега", проводивших исследование кометы Галлея, пилотируемых кораблей "Союз", орбитальных станций "Салют" и "Мир", грузовых кораблей "Прогресс", космической системы "Энергия-Буран", автоматических аппаратов научного назначения "Астрон", "Гранат", "Интербол" и др.