Всеволод Сергеевич Бурцев и создание систем ПРО: начальный этап
Лисовский И.М.
Сергей Алексеевич Лебедев с 1950 года после создания им цифровой малой электронной счётной машины (МЭСМ) в Киеве продолжил в Институте точной механики и вычислительной техники (ИТМиВТ) в Москве работу по изготовлению новой электронной цифровой вычислительной машины с большим быстродействием – БЭСМ-1.
Огромный потенциал учёного, приобретённый опыт конструирования и настройки МЭСМ давал С.А. Лебедеву свободу и ориентацию в дальнейшей проектной работе, отличающейся беспрецедентной степенью логической сложности и возрастающей интеграции аппаратуры и программного обеспечения. Подходы и методы разработки оставались киевскими: ставка делалась на молодёжь. В июне 1950 года в ИТМиВТ для прохождения производственной практики прикомандированы студенты МЭИ В.С. Бурцев, В.А. Мельников, В.П. Смирягин, В.Н. Лаут, А.Г. Лаут, А.Н. Зимарев, А.С. Фёдоров. Образована группа, в которую вошли также молодые специалисты Института П.П. Головистиков и К.С. Неслуховский. Этой группе было поручено предварительное макетирование. Каждый получил конкретное инженерное задание. В.С. Бурцев макетировал блок управления командами, В. А. Мельников – блок центрального управления операциями, П.П. Головистиков – арифметическое устройство и т. п. В сентябре 1950 года прикомандированные студенты были оформлены сотрудниками ИТМиВТ, а в марте 1951 года все успешно защитили свои дипломные работы, результаты которых легли в основу эскизного проекта будущей машины БЭСМ АН СССР.
В своих рассказах об успехах бывших студентов-практикантов Сергей Алексеевич все больше стал выделять В.С. Бурцева. К тому времени он предложил новую схему триггера, менее быстродействующую, но более надёжную, разработал очень хорошие настроечные тесты; никто так быстро не мог находить и устранять неисправности, как В.С. Бурцев, и, вообще, он быстро самоутвердился и вырвался вперёд. Сергею Алексеевичу нравилось, что В.С. Бурцев пришёл в ИТМиВТ со сложившимся характером. Одной из основных его черт было стремление к самовыражению. Всеволод Сергеевич был эксцентричен и непредсказуем, в то же время добр, спокоен. Однако в любую минуту он мог выкинуть какой-нибудь фортель, шокировать поступками, лишёнными всякой логики. Главной движущей силой его деятельности было любопытство: «ужасно интересно всё то, что неизвестно»; занявшись изучением какого-либо вопроса, подходил к нему аналитически, старался все детально разобрать и хорошенько рассмотреть со всех сторон; поглощённый этим занятием иногда бывал назойливым и нетактичным. Он терпеть не мог всяческих рамок и ограничений, сроков и обязательств, что иногда приводило к осложнениям в отношениях с коллегами по работе и заказчиками. Не любил лицемерия и ханжества. Был чужд всяких предрассудков. Может быть, для него смысл имела лишь та жизнь, которая прожита ради других и оставила после себя след, замеченный и оцененный другими.
«Почему первые люди отпали от Бога?» – спрашивал Сергей Алексеевич и отвечал: – «не хватило характера!». Сергей Алексеевич всегда заботился о моральном климате в коллективе, чтобы ничего не отвлекало и не раздражало в окружающей обстановке, и вдруг обнаружил, что в коллективе не один лидер, а два: В.С. Бурцев и В.А. Мельников. Известно, как порой сложно складываются отношения между людьми, которые от природы наделены качествами лидера. Как поступить? Решение пришло само собой. Алексей Андреевич Ляпунов любил выходить в одну смену с В.С. Бурцевым для отладки своих программ на БЭСМ-1. Однажды ночью Ляпунов получил какой-то гениальный результат, как он считал, и его надо было перенести из оперативной памяти на ртутных трубках на магнитный барабан, опечатанный КГБ и содержащий секретные результаты дневных работ. Ляпунов уговорил Бурцева записать свой гениальный результат на магнитный барабан, что Бурцев выполнил, но в его смену при устранении неисправности на стойке управления барабаном была сорвана печать. Разразился скандал. Смена Бурцева была расформирована, а сам он был лишён допуска и права эксплуатации БЭСМ-1. Отстранить от работы самого энергичного и подающего большие надежды сотрудника для Сергея Алексеевича было невозможно. Он предложил В.А. Мельникову заняться разработкой сверхмощных универсальных машин, а В.С. Бурцеву – разработкой спец.вычислителей по оборонной тематике в НИИ-17[1].
Всеволодом Сергеевичем для НИИ-17 (по заданию Главного конструктора Тихомирова) были созданы ламповые цифровые электронные машины «Диана-1» и «Диана-2», которые использовались для практической отработки съёма координат с радиолокационных станций, их обработки и выдачи команд управления самолетам-перехватчикам. Перевод координат в цифровой вид, селекцию данных, построение траекторий осуществляла «Диана-1», а решение задач перехвата и выдачу команд управления – «Диана-2». В 1956 году на испытаниях под Курском было подтверждено, что разработанные В. С. Бурцевым и его коллегами электронные машины правильно указывают летчику направление захода на цель и курс, на котором можно наилучшим образом её расстреливать. Это было эпохальным научным достижением, и В.С. Бурцев представил эту работу в качестве кандидатской диссертации, а Учёный Совет единогласно рекомендовал признать её докторской. Своей самоотверженной работой и безусловными научными достижениями Всеволод Сергеевич завоевал доверие академика С.А. Лебедева и стал его надёжным помощником в создании высокопроизводительных управляющих и информационных комплексов для объектов ПВО, ПРО и центров контроля космического пространства.
Эпоха создания противоракетной обороны (ПРО) страны началась в августе 1953 года, когда семь маршалов вооружённых сил обратились в ЦК КПСС с просьбой «поручить промышленным министерствам и их институтам приступить к разработкам средств борьбы с баллистическими ракетами дальнего действия, являющимися основными носителями ядерных зарядов к стратегическим объектам страны. Поддерживали обращение: Н.Д. Яковлев, Г.Ф. Байдуков, А.А. Космодемьянский, В.А. Котельников, С.П. Королев, Ф.В. Лукин. Григорий Васильевич Кисунько, ссылаясь на предварительные расчёты, назвал параметры, которых необходимо добиться от радиолокационных станций и утверждал, что они вполне достижимы.
Под тематику системы ПРО в составе КБ-1 было создано специальное конструкторское бюро – СКБ-30. Расширена кооперация для создания средств, решающих научно-технические задачи, в том числе ИТМиВТ АН СССР по техническому заданию КБ-1 была поручена разработка цифровой универсальной быстродействующей вычислительной машины. В марте 1956 года был защищён Эскизный проект экспериментальной (полигонной) системы «А». Были выданы исходные данные Минобороны на строительство Государственного научно-исследовательскогоs испытательного полигона (ГНИИП-10) в казахской пустыне Бетпак-Дала (голодная степь), расположенной между нижним течением рек Сарысу и Чу, и западным берегом озера Балхаш. 17 августа 1956 года появилось Постановление Совета Министров СССР с определением полной кооперации по созданию экспериментального комплекса ПРО и противоракетного полигона. Главным конструктором системы 3 февраля 1956 года был назначен член-корреспондент АН СССР, Герой Социалистического труда Григорий Васильевич Кисунько. Директор ИТМиВТ академик С.А. Лебедев получил возможность выдать задание на разработку вычислительной машины под названием М-40 для системы «А». Задание получили две группы разработчиков. Одна возглавлялась В. С. Бурцевым, вторая – Г.И. Гришаковым. Обе группы выполнили свои задания, в 1958 году было готово два экземпляра машины М-40, изготовленных Загорским электромеханическим заводом.
В 1958 году в машинном зале на 40-й площадке полигона вблизи озера Балхаш, неподалеку от железнодорожной станции Сары-Шаган, была установлена первая М-40, разработанная при непосредственном участии Всеволода Сергеевича Бурцева, и начаты её автономные испытания. Здесь же в помещении выше располагалась Центральная индикаторная станция (ЦИС), которая, по существу, являлась командным пунктом ГНИИП-10. В процессе автономных испытаний была создана модернизированная машина М-50, обеспечивающая выполнение операций над числами с плавающей запятой и установлена в машинном зале. Опыт разработки Всеволодом Сергеевичем «Дианы-1» и «Дианы-2» позволил ему создать высокопроизводительную вычислительную сеть, включающую малые вычислительные машины радиолокационных станций, радиолокатора противоракеты, М40 и М-50. Было автоматизировано управление всеми боевыми процессами. Главной стала вычислительная машина и реализованная в ней боевая программа. Информация от радиолокаторов поступала асинхронно по дуплексным радиорелейным линиям связи (такие линии связывали объекты, находящиеся на расстоянии от 100 до 200 км.). Для её обработки Всеволод Сергеевич впервые ввёл развитую систему прерываний в М-40 и М-50 и впервые же в Советском Союзе разработал устройство приёма и передачи данных с использованием принципа работы мощного мультиплексного канала.
С августа 1959 года начались пуско-наладочные работы с участием всей вычислительной сети системы «А», радиорелейных линий связи, станции дальнего обнаружения (СДО) «Дунай-2» В.П. Сосульникова, радиолокаторов точного наведения (РТН) Г.В. Кисунько, пусковой установки противоракеты В-1000 И.И. Иванова. Настало время принятия самых ответственных решений о готовности вычислительных средств и программ к комплексным работам в системе. Прежде всего, потому, что по предварительным расчётам для построения пролонгированной траектории баллистической ракеты при отдельной обработке каждого измерения дальности от трёх РТН, не хватало мощности одной вычислительной машины. Предлагалось применить три машины отдельно для РЛС, РТН и средств наведения противоракеты (ПР), а, следовательно, должна бы быть и четвёртая, обеспечивающая работу этих трёх. Главный конструктор М-40 С.А. Лебедев подпал под общее настроение и обратился к своим сотрудникам (сотрудником Сергея Алексеевича считался тогда и начальник отдела программистов полигона Александр Федорович Кулаков, который стажировался в ИТМиВТ, был совсем молодым, но уже старшим лейтенантом-инженером) с вопросом: – «Как быть?».
Уникальнейший человек, высокопрофессиональный научный сотрудник ИТМиВТ, математик и один из пионеров программирования в СССР, кандидат физ.-мат. наук Евгений Алексеевич Волков доказал, что не будет большой погрешности в расчёте пролонгированной траектории цели, если вводить и обрабатывать сразу группу данные от РТН, используя специальный сумматор на входе М-40. При этом хватит и быстродействия и памяти одной машины. С.А. Лебедев согласился с Е.А. Волковым и принял решение выходить на испытания системы «А» с одной машиной М-40.
Под руководством Л.Н. Королева (математик, программист, ныне член-корр. РАН) группа программистов-выпускников мехмата МГУ, в которую входили Ю.М. Барабошкин, Д.Б. Подшивалов, Г.Г. Рябов, А.М. Степанов, разработала общую боевую программу системы «А» (мозг системы) –s управляющую программу, которая обеспечивала автоматическое управление в реальном масштабе времени десятком сложных объектов, удаленных на большие расстояния; программы функционального контроля, а также готовили к самостоятельной работе программистов полигона. Они также принимали активное участие в доработках общей боевой программы по повышению надежности её функционирования, устойчивости к сбоям и отказам вычислительных средств системы.
Программисты ИТМиВТ и полигона внесли существенный вклад в создание экспериментальной системы «А». В течение мая – ноября 1960 года имитировались пуски по условным целям в замкнутом контуре. Особенно успешной была комплексная работа 24 ноября 1960 года. Этот успех после многих усилий позволял талантливому Г.В. Кисунько и его научному коллективу СКБ-30 КБ-1 предвосхищать победу и она, конечно, близилась. В январе 1960 года завершились работы на Московском комплексном стенде (МКС 1958-1959 гг.). Все специалисты, участвовавшие в обеспечении работ на стенде, уехали на полигон.
4-го марта 1961 года начальник 1-го Управления полигона Або Сергеевич Шаракшанэ доложил Григорию Васильевичу Кисунько о готовности всех служб к работе. Прошла программа функционального контроля. Последовательно по громкоговорящей связи прозвучали команды готовности. Вдруг в машинном зале вышла из строя («взорвалась») лампа, обеспечивающая управление оперативной памятью. В.С. Бурцев предусмотрел тренировку ламп и горячий блочный резерв. Дежурившие офицеры быстро заменили неисправный блок. Григорий Васильевич дал команду перезапустить программу. В боевой программе была предусмотрена периодическая запись на магнитный барабан промежуточных данных, необходимых для возобновления работы программы в случае сбоя или неисправности. Благодаря отличному знанию программы и спокойной ориентированности в создавшейся обстановке Андрей Михайлович Степанов за считанные секунды, произведя необходимые манипуляции на пульте машины, перезапустил программу во время боевой работы системы. По командам от М-40 был произведён пуск противоракеты В-1000 и её подрыв на высоте 25 км. Головная часть баллистической ракеты Р-12 развалилась на куски. Главный конструктор Г.В. Кисунько сразу отреагировал поэтическим экспромтом на это событие:
Мне не забыть, как ранним мартом
в машине нашей цифровой
за три минуты перед стартом
произошел случайный сбой.
Но в тот же миг машину эту
мы вновь пустили, чуть дыша,
и всё же сбили мы ракету
над диким брегом Балхаша!
Успех был обеспечен исключительно добросовестным отношением к выполнению заданий многотысячного коллектива, заброшенного в эту щебневую голодную степь. Условия жизни здесь первые годы были ужасными: летом в тени +40 градусов, зимой минус 40 – при ветре 12-15 метров в секунду; размещались в деревянных бараках, «удобства» – под открытым небом; снег – с конца ноября, держится 2,5-3 месяца. Эту забытую Богом землю избегали даже коренные жители казахи-кочевники, которые лишь дважды в году, весной и осенью, перегоняли через Бетпак-Дала свои стада. Никого не манила эта вечно унылая, лишь ранней весной оживающая пустыня. В среде семейных офицеров бытовали иронические распевки:
Не видел хуже я дыры,
чем эти самые Сары,
и каждый, Родину любя,
тихонько думал про себя:
да, с милой рай и в шалаше,
но…только не на Балхаше!
Всеволод Сергеевич Бурцев, как и все на полигоне, стойко переносил лишения и тяготы. Требовались колоссальные усилия и самоотдача, чтобы не впасть в отчаяние. «Каждый долгом своим дорожил и гордился своим полигоном, где ковался для Родины Щит» (Главный конструктор Г.В. Кисунько). В.С. Бурцев, кроме решения профессиональных проблем, занимался устройством быта своих подчинённых, их отдыха, спортивных занятий, в которых и сам участвовал. За время пребывания на полигоне он проявил недюжинные организаторские способности, создал исключительно благоприятный климат в коллективе и во взаимоотношениях с Главным конструктором системы «А». Академик С.А. Лебедев, посещая полигон, убедился, что В.С. Бурцев полностью обеспечивает выполнение возложенных на него обязанностей, а он сам может больше внимания уделить проблемам, возникающим в ИТМиВТ.
В ускорении работ на экспериментальной системе «А» значительную роль сыграло создание Московского комплексного стенда. Здесь и пригодилась вторая машина М-40, в разработке которой принимала участие группа Г.И. Гришакова. Здания ОКБ-30 и ИТМиВТ были связаны 6-й радиорелейной линией (5 были задействованы на полигоне). В зданиях, кроме М-40, поместили аппаратуру радиолокаторов точного наведения, автопилота, рулевых машинок и, сначала аналоговой, а затем электронной модели, первой в мире скоростной противоракеты В-1000, созданной специально для системы «А» МКБ «Факел», которым руководил П.Д. Грушин. В память М-40 вводилась необходимая информация для полунатурного моделирования процесса наведения противоракеты: отработки алгоритма контура управления ПР и программ обработки информации, формирования и выдачи в каналы связи команд управления противоракетой, и для обеспечения комплексного функционирования экспериментальной системы «А». Началась отладка ряда сложных целевых алгоритмов и выявление сотни нестыковок, ошибок в аппаратуре и алгоритмах. Почти вся наземная аппаратура системы «А» перед отправкой на полигон отлаживалась на МКС. Только благодаря Московскому комплексному стенду и предпринятым Бурцевым мерам повышения надёжности радиоламп и созданному им горячему резерву в машинном зале стало возможным ускорить создание экспериментальной системы «А» осуществившей 4 марта 1961 года успешный перехват и уничтожение головной части баллистической ракеты. Соединенные Штаты Америки такого результата смогли добиться только 23 года спустя, 10 июня 1984 года.
Успешное решение задачи создания средств и методов борьбы с баллистическими целями в годы «холодной войны» имело колоссальное политическое значение. Главный конструктор Г.В. Кисунько и начальник полигона С.Д. Дорохов доложили о результатах Первому секретарю ЦК КПСС Н. С. Хрущеву, который с гордостью и в свойственной ему манере оповестил об этом наших противников. ЦК КПСС и Правительство высоко оценили усилия ученых и инженеров. Группа ведущих конструкторов во главе с Г. В. Кисунько, включая С.А. Лебедева и В.С. Бурцева, была удостоена Ленинской премии за 1966 год.
В. С. Бурцев предлагал использовать проверенные технические решения на полигоне в последующих разработках, в которых принимал участие. Так они были отражены в 1960—1961 гг. в аванпроекте машины 5Э92 и в документации на 5Э92б. После обсуждения структуры машины в своей группе, в которую входили: Е.А. Кривошеев, Ю.Х. Сахин, В.Я. Горштейн, Л.Н. Назаров, И.К. Хайлов, Д.Б. Подшивалов, Ю.Н. Никольская и другие, посоветовавшись с С.А. Лебедевым, Бурцев, как заместитель Главного конструктора, принял решение, что блок должен быть элементом замены и содержать 30 ячеек, полностью на полупроводниковых интегральных схемах, разработанных и производимых в НИИ молекулярной электроники и на заводе «Микрон». Машина 5Э92б должна иметь два процессора, работающих на одну общую оперативную память. Быстродействие первого должно было составлять 500 тысяч операций в секунду, второго – 37 тысяч операций в секунду. Представление чисел с фиксированной запятой, разрядность 48, ёмкость оперативной памяти 32 тысячи слов, основной цикл работы 2 мкс. Второй процессор предназначался для управления работой 4-х магнитных барабанов по 16 тыс. слов каждый и 16-ю магнитными лентами, а также обеспечивать работу с 28-ю телефонными и 24-мя телеграфными дуплексными каналами связи. В зависимости от решаемых задач комплекс 5Э92б мог состоять из 1, 2, 3, 4 или 8-ми машин. Здесь, впервые в Советском Союзе, В. С. Бурцев реализовал принцип многопроцессорности и внедрил новые методы управления внешними запоминающими устройствами, которые позволяли осуществить одновременную работу нескольких машин на единую внешнюю память. Реализация такой структуры и принципов обеспечила:
- первенство электронных цифровых вычислителей на «интегралках», как любовно называл их С. А. Лебедев;
- двухпроцессорный комплекс с общим полем оперативной памяти;
- аппаратный контроль исправности устройств;
- возможность создания мощных систем с общим полем внешних запоминающих устройств;
- возможность автоматического скользящего резервирования машин,
- развитую систему прерываний с аппаратным и программным приоритетом,
- работу с удаленными объектами по дуплексным телефонным и телеграфным линиям.
Проведенная в 1965 году модернизация этих машин дополнила их возможности:
- мобильностью вычислительных систем для работы в тяжёлых условиях эксплуатации;
- числами с плавающей запятой;
- виртуальной памятью;
- мультипрограммным и многозадачным режимом работы с аппаратной поддержкой защиты по оперативной памяти и каналом обмена с внешней памятью.
Программное обеспечение включало специальное математическое обеспечение реального времени, развитую систему тестовых и диагностических программ, существенно использующих аппаратный контроль и позволяющих определить неисправный блок.
Преимущества этой машины по сравнению с ранее разработанной М-40 значительны. Модернизированный трёхмашинный вычислительный комплекс с общим полем внешней памяти в настоящее время эксплуатируется на Крайнем Севере. Изучался опыт ввода и эксплуатации этих машин на многих объектах стратегического назначения и в вычислительных центрах.
В 1972 году В.С. Бурцев, В.И. Рыжов, и А.С. Крылов были удостоены Государственной премии СССР за разработку машин 5Э92б и их серийного варианта 5Э51.
Примечаниe
Об авторе: ветеран ИТМиВТ
Материалы международной конференции SORUCOM 2011 (12–16 сентября 2011 года)
Статья помещена в музей 11.10.2011 с разрешения авторов
