Земля-Космос-Земля

Разговор с электрическим мозгом

Сегодня, когда весь мир восторженно смотрит в космос, ожидая все новых и новых успехов в завоевании Вселенной, нельзя забывать о великом значении тех самых машин, которые остаются на Земле. Выброшенный в космическое пространство на огненных столбах ракет, космический корабль выходит на орбиту, отрываются одна за другой ступени ракет. Но ведь для того, чтобы корабль начал свое стремительное вращение вокруг Земли по заданной траектории, машина должна с исключительной точностью рассчитать этот путь. Не может быть допущена даже малейшая ошибка в заданной скорости, в тяге двигателей, в направлении полета. Ведь отклонение в скорости всего на десятки метров в секунду или в направлении движения на один градус вызовет непоправимую ошибку. Космический корабль или спутник сойдут с заданной орбиты более чем на 100 километров.

Сложнейшие машины принимают участие в расчетах орбиты. Задача еще более усложняется, когда ракета движется в направлении другой планеты. Здесь еще опаснее совершить ошибку. Представьте себе всю сложность поставленной проблемы: космический корабль направляется на Луну.

По своей орбите движется в космическом пространстве Земля. Она вращается вокруг своей оси. Вокруг Земли вращается ее спутник - Луна. Корабль должен быть выпущен так, чтобы в какой-то определенной точке Вселенной встретились Луна и созданное разумом человека тело, состоящее из металла, электроники и пластических масс. Космический корабль должен торопиться к месту выхода на окололунную орбиту по спиральной траектории, чтобы ни в коем случае не опоздать или не прийти раньше. Вес пусковых ступеней непрерывно меняется - запасы горючего уменьшаются. Вот и попробуй правильно прицелиться и рассчитать эту сложную цепочку действий, составляющих возвратный полет на Луну.

На окололунной орбите от корабля в определенный момент должен отсоединиться специальный отсек для посадки на Луну. Затем он должен вернуться к кораблю на окололунной орбите и вместе с ним отправиться к Земле. Для машины решение этой задачи вполне возможно.

Ракета еще стоит на старте, она еще не ушла в космос, но автомат управления уже работает. Он тщательно проверяет всю систему: ведь это ему придется управлять ракетой в полете. Вспышка. Ракета на столбе огня поднимается в небо. Автомат управления направляет и регулирует ее движение. Но как? Двигатель обладает чудовищной мощностью - миллионы лошадиных сил. В металлическом цилиндре космического корабля заключена мощность, превышающая возможности крупной электростанции. В считанные мгновения расходуется огромный запас энергии. И опять-таки здесь никак не обойдешься без подробных и точнейших расчетов. Процесс горения напоминает растянутый во времени взрыв. Как с ним справиться, как отрегулировать титанический поток пламени, тяговые усилия ракеты, когда отбросить сработавшую ступень, когда включить следующую ступень?

Все эти вопросы не должны беспокоить космонавтов. Все автоматизировано, все корректируется с Земли! Между космическим кораблем и постом управления, расположенным на Земле, существует постоянный, живой мостик связи.

Вспомните, как взволнованно всматривались мы в лицо космонавта, запечатленное на экране телевизора! "Самочувствие прекрасное. Мышление и работоспособность сохранились полностью", - сообщал Юрий Гагарин, первый человек, прикоснувшийся к тайнам Вселенной. И разве не так слушали мы голоса и всматривались в лица уже не одного, а трех обитателей "Восхода", пассажиров корабля "Союз", ученых-космонавтов орбитальной станции "Салют".

Мостик связи человека в космосе с машиной, управляющей полетом с Земли, идет по нескольким направлениям. Во-первых, это радиосвязь Земля-космос-Земля. Во-вторых, это связь космос-космос между двумя кораблями. Наконец, это то, о чем мы уже говорили, - радиоуправление всей системой космического корабля с Земли: выведение его на орбиту, управление в полете, управление одной из наиболее сложных фаз - приземлением корабля. При выходе на орбиту и во время приземления космонавт полностью отключается - громаднейшие перегрузки могут помешать ему управлять кораблем и ракетой. За него работает автоматика на самой ракете и "умная" машина на Земле.

И недаром о действии этой автоматики восторженно отзывается ученый-космонавт Константин Петрович Феоктистов. Он рассказывает: "У нас все работало отлично. При приземлении скорость была равна нулю - мы даже лунку посадки обнаружили не сразу. После посадки - свежая стерня. Лунка оказалась глубиной всего в 6 сантиметров".

Между космическим кораблем и Землей существует и телевизионная связь. Это длинная цепочка передачи изображения электромагнитными колебаниями с космического корабля, которые попадают на приемные пункты обычной радиотелевизионной релейной линии. Затем изображение поступает в центр телевизионного вещания и уже отсюда идет по эфиру. Но, пожалуй, самым своеобразным и интересным является биотелеметрический канал. Это, если хотите, канал интимной связи человека, находящегося во Вселенной, с умной машиной на Земле. Человек в космосе все время находится под пристальным наблюдением врачей и специалистов. Ни на одно мгновение - бодрствует ли космонавт, спит, работает или обедает - его состояние не выпадает из-под бдительного контроля с Земли. Это может быть прямая передача основных данных о космонавте. Но она не всегда осуществима: космический корабль уходит из пределов досягаемости. За это время необходимо где-то накопить все данные, чтобы затем немедленно передать их на Землю, когда космический корабль сможет связаться с наземными установками. Для этого на космическом корабле есть специальные "накопители" информации.

Как же практически осуществляется контроль над функциями человека в космосе? На различных участках тела человека закрепляются датчики - небольшие приборы, которые должны передавать показания дыхания, пульса и другие физиологические данные, характеризующие состояние человека. В качестве датчиков используют, например, фотоэлементы с миниатюрной лампой. Кровь пульсирует, меняя тем самым освещенность фотоэлемента, а соответственно и величину тока на выходе. Чтобы очень точно измерять температуру тела, используют термисторы. Это - электрическое сопротивление, чутко меняющееся в зависимости от температуры. Для регистрации дыхания на грудь надевают специальный пояс. На поясе установлено сопротивление, меняющееся в зависимости от дыхания.

Все эти электрические данные передаются на Землю, но не в чистом виде - они как бы накладываются на основной поток электромагнитных колебаний. Путь этой информации следующий. Надо снять показания, наложить его на переданную частоту радиопередатчика и направить на Землю. Здесь из полученных колебаний вновь выделяются только те, которые характеризуют здоровье человека.

Кроме этих, так сказать, обычных показаний, врачей интересуют и другие, более сложные данные. Их интересует электрокардиограмма - запись электрических токов сердца; электромиограмма - запись биотоков мышц; электроэнцефалограмма - запись электрических импульсов мозга. Каким же образом снимаются эти показания?

На теле космонавта закрепляются очень легкие электроды, улавливающие самые ничтожные колебания тока. Ведь в мышце, например, величина тока составляет лишь одну десятитысячную часть всего количества энергии, освобождающегося при ее сокращении. Видимо, эти колебания необходимо усилить, прежде чем их передавать. Так и поступают.

При полете Андрияна Николаева и Павла Поповича постоянно записывались показания работы сердца, мышц, дыхания, биотоки мозга и еще два очень интересных показателя - движения глаз и кожная реакция.

При длительном пребывании в состоянии невесомости может произойти нарушение вестибулярного аппарата - аппарата равновесия. В этом случае происходят неожиданные периодические движения глазного яблока. По количеству и характеру этих движений можно очень хорошо судить о состоянии человека при невесомости. Вот почему Павлу Поповичу в уголки глаз были прикреплены крошечные электроды. Их показания тоже передавались на Землю.

А кожная реакция? Это своеобразный показатель эмоционального состояния космонавта. Измеряя время от времени кожное сопротивление с помощью электродов, присоединенных к стопе и к нижней части голени, врачи судили о возможных сдвигах в эмоциональном состоянии человека, особенно в период выхода на орбиту и приземления.

Связанный с Землей незримыми нитями радио и телевидения, оплетенный тонкой сетью проводов, крошечных датчиков и электродов, космонавт неизменно чувствует рядом родную Землю. Она прислушивается к биению его сердца, к его дыханию, она словно склоняется над космонавтом, всматриваясь в его глаза, она спрашивает: "Как ты себя чувствуешь? У тебя все в порядке?"

И даже когда космонавт спит, или находится в состоянии невесомости, или, наконец, испытывает перегрузки во время приземления, Земля не оставляет своего сына без помощи. Если космонавту потребуется совет, она даст его. Больше того, Земля может показать ему по телевизору, как провести ту или иную операцию. Дает советы, которые могут вылечить его, помочь в самые трудные минуты полета.

Может быть, вы знаете древнюю прекрасную легенду об Антее, получавшем силу от родной земли. Таким Антеем сегодня является завоеватель космоса, непрерывно прикасающийся к родной земле незримыми пальцами электроники. Ведь связи человека с Землей были бы невозможны без этих бдительных электронных сиделок, без помощи умных, внимательных и чутких машин.

Наши герои-космонавты постепенно обживают космос. Для них становится привычным многодневный полет. "Спать в космосе легко, - рассказывает Герман Титов. - Поворачиваться ни к чему: ни руки, ни ноги не затекают. Чувствуешь себя, как на морской волне". "В космосе я все делал по-земному, - говорит Павел Попович. - Выполняя работу, предусмотренную программой полета, с аппетитом ел, занимался гимнастикой, хорошо и крепко спал, при этом без сновидений".

Космонавт Валерий Быковский рассказывает, что отлично освоил технику передвижения в состоянии невесомости. Он освобождался от кресла и свободно плавал в кабине корабля. Обычно космонавты передвигаются в кабине, отталкиваясь от стен. Но ведь они могли бы плавать точно так же, как в воде. Правда, для того, чтобы получить разгон, им потребовалось бы гораздо больше времени: плотность воздуха в 800 раз меньше плотности воды. "Думаю, что, надев ласты, космонавт мог бы увеличить скорость передвижения", - шутит Валерий Быковский.

Наши космонавты уже не страдают в космосе отсутствием аппетита. Если Титов питался из тюбов, то в меню Николаева и Поповича входила жареная курица и тефтели, а Попович захватил с собой в космос воблу. Быковский и Терешкова питались совсем как на земле: жареный язык, пирожки с колбасой, апельсины, кофе.

"Теперь можно мечтать о создании космической лаборатории со штатом в десятки научных работников. Время это не за горами - такие лаборатории будут", - высказывается Константин Феоктистов.

А сейчас функционирует космическая лаборатория "Салют", рассчитанная на двух-трех сотрудников. В такой лаборатории космонавты Виталий Севастьянов и Андриян Николаев провели восемнадцать суток, занимаясь научными исследованиями.

Станция автоматически запускается на орбиту с Земли самостоятельно, без космонавтов. Вес ее на орбите равен почти 20 тоннам - на ней свыше 1300 приборов и агрегатов. К этой станции пристыковывается транспортный корабль с космонавтами, которые переходят в станцию для научной работы. Общая длина лаборатории превышает 23 метра, вес ее более 25 тонн, диаметр свыше 4 метров.

Можно представить себе роль кибернетики на такой космической обитаемой установке, где поддерживаются "земные" условия существования, хотя космонавты пребывают в невесомости. ЭВМ берут на себя и запуск станции и ее обслуживание, запуск и возвращение транспортного космического корабля, постоянную радио- и видимую связь с Центральным постом управления на Земле.

Не менее сложным представляется запуск и обслуживание автоматической станции, запускаемой на Луну. Эта станция не только прилуняется, она имеет в своем распоряжении луноход, передвижение которого по поверхности нашего спутника управляется с Земли. "Водитель" лунохода не только видит путь, по которому движется самоходная установка, он командует этим движением на фантастическом расстоянии от машины. Достаточно сказать, что радиосигнал с Луны и обратно идет на протяжении нескольких секунд.

А автоматический забор грунта с Луны и отправка его на Землю - разве это не подлинное чудо кибернетики! Разве не таким же чудом предстает перед нами исследование таинственной Венеры и Марса с помощью автоматических приборов, дающих изображение поверхности планет, анализ химических составов их атмосфер, температуру и плотность их! Это она, кибернетика, обеспечила успех выполнения американской программы "Аполлон" по высадке космонавтов на Луну.

Разговаривая на Международном астрономическом конгрессе в Баку с Чарльзом Дреппером, создателем электронно-навигационной системы космических кораблей, доставивших на Луну первых землян, я услышал от него о трудности поставленной задачи. "Я отлично понимал, - говорил Дреппер, - всю сложность проблемы. Необходимо абсолютно точно осуществить посадку на Луну, но, вероятно, еще сложнее от нее оторваться. Чтобы вы могли представить себе сложность задачи, скажу: у космонавтов, высадившихся на Луну, остается горючего в баках всего лишь на 10 секунд работы двигателей, чтобы вернуться не промежуточную окололунную орбиту. Чтобы одолеть все трудности электроники, пришлось привлечь к делу свыше двух тысяч инженеров, математиков, астрономов. А всего над программой "Аполлон" работало 10 тысяч человек на протяжении 15 лет".

Совместная советско-американская программа освоения космоса предусматривает стыковку и совместный полет советских и американских космонавтов. Решающую роль в проведении совместной акции также будет играть кибернетика.

Человек, как только он стал человеком, всегда смотрел в небо... Смотрел напряженными, пытливыми глазами, стремясь понять в звездном хаосе Вселенной ее неразгаданную закономерность. И сегодня мы вновь поднимаем глаза в заоблачное пространство. Там где-то, высоко-высоко над нами, по своей строго рассчитанной орбите проносится очередной космический корабль. В нем советские космонавты, магнетически притянувшие к себе внимание всего человечества. Еще один шаг в космос - еще одна ступень к познанию. За ней последуют новые шаги. И так без конца - ибо нет предела пытливости человека, глядящего в небеса.

Перед моим мысленным взором - покрытые космической пылью, древние ступени, запечатлевшие следы гигантов. Полтысячелетия тому назад... Гений Николая Коперника останавливает Солнце и впервые дает движение Земле. Открытие, равное чуду. На площади Цветов в Риме пламя иезуитского костра бессильно лижет опаленные ноги Джордано Бруно, коснувшегося бунтарской истиной небесного свода. Безжалостный суд инквизиции пытает Галилео Галилея, подарившего людям звездные бездны в окуляре первого в мире телескопа. Некогда безвестный калужский титан в облике простого школьного учителя, Константин Циолковский, дотянулся до звезд набросками первых космических кораблей. А ведь они стали прообразом сегодняшних "Союзов" и "Аполлонов". Имя русского гения стало бессмертным.

Почти невероятно... Но как только человек шагнул в небеса, они оказались ему абсолютно необходимыми для близких земных дел. С восторгом закричал в космический микрофон Юрий Гагарин: "Какая она красивая, наша Земля!" Он первый увидел планету со стороны, чтобы сегодня пристально смотрели на нее глаза сотен исследователей. Торопливо зарисовывал в невесомом блокноте невесомыми цветными карандашами феерическую картину сумеречного горизонта Алексей Леонов. Как важен для науки этот первый внеземной рисунок художника Вселенной. И Нейл Армстронг поднял из-под ног кусок лунной породы, так похожий на осколок земной скалы. "По Луне легче понять Землю" - сказали ученые.

Так живой восторг первооткрывателей стал не только объектом большой науки, но он вошел в нашу действительность неотъемлемой частью повседневной практики. Программа, которую кропотливо выполняют советские космонавты, - живое тому подтверждение. С высоты гагаринского полета советские космонавты изучают природные образования планеты, исследуют эрозию почвы на больших пространствах, состояние лесов и посевов, загрязнение морских вод, ледников, озер и рек. Оказалось: из космоса куда виднее и доступнее следить за состоянием лика Земли, расшифровывать ее загадки.

Теперь мы знаем, что изучение красочного леоновского сумеречного горизонта не что иное, как научное знакомство с аэрозолью атмосферы. А это ключ к исследованию климата разных частей планеты. Фотографии облачных завихрений над континентами - ключ к исследованию метеорологических проблем нашей планеты. Исследования космоса из космоса стали в один ряд с обычными научными работами. И всего этого не могло бы быть, если бы кибернетика с ее сложным миром ЭВМ не стала бы тем мостом, который соединил жителя Земли со всей Вселенной. Приблизив Землю к небесам, кибернетика совершила подлинное чудо 20 века. Советские и американские орбитальные станции с космонавтами на борту уже функционировали на протяжении нескольких десятков дней. Впереди новые планы, новые успехи.

Контуры грядущего уже встают перед глазами не только фантастов, но и ученых и инженеров. Мечта поселяется в научных лабораториях, в цехах заводов, в квартирах космонавтов. "Вопрос ближайшего будущего, - высказывается академик Леонид Иванович Седов, - создать спутник - орбитальную станцию, летающий космический институт с многочисленными сотрудниками". Такой космический институт может необычайно щедро обогатить нас новыми знаниями.

Но такое учреждение может быть заброшено в космос и сможет существовать там только при непосредственной помощи "умных" машин - верных помощников человека. Пока что они не подводили своих хозяев.

17 мая, воскресенье. Опять на Центральном посту разгорелся жаркий спор. Он начался в обеденный перерыв, затих на время работы и вновь возобновился вечером.

Началось с малого. Петя Кузовкин вызвал Николая Трошина на матч. Они сидели за шахматной доской возле Кибера, отчаянно морщили лбы и отмахивались от иронических реплик окружающих товарищей. Они самоотверженно сражались за пальму шахматного первенства. И началось все с чисто теоретического спора. Трошин убежден, шахматы - это наука.

- Какая же это игра? Именно наука. Самая точная наука - чистая математика, - говорил Николай, потрясая шахматной доской, которую он принес из общежития. Не зря в шахматы даже ЭВМ играют.

- Нет, искусство, - упрямо возражала Нина.

- Ну что может сказать Охотникова - звезда новомосковской сцены? - шутил Петя. - Я считаю, шахматы - это один из видов спорта. Не напрасно шахматные турниры проводят не на технических советах, а перед взорами болельщиков.

Я был чрезвычайно заинтересован этим разговором. Он показался мне своеобразным отражением спора, возникшего вокруг тех же проблем между сильнейшими шахматистами мира.

Я хорошо знаю Василия Смыслова. Это настоящий талантище в области шахмат, обладающий острейшей интуицией, поразительной смелостью мысли, неистощимой выдумкой. Василий Смыслов отрицает главенствующую роль шахматных машин в будущем. Что же касается его постоянного соперника - Михаила Ботвинника, то он высказывает противоположное мнение. Электронный шахматист превзойдет человека.

- А что думает по этому вопросу Кибер?

Сначала он как будто затаился, но потом сказал мне доверительно.

Кибер: Знаешь, я следил за игрой. В эндшпиле я обязательно положил бы Николая на обе лопатки.

Автор: А если бы тебе доверили всю партию - выиграешь?

Кибер: Что ты, это совершенно невозможно! У меня не хватит ни времени, ни интуиции...

Автор: Так на что же ты способен?

Кибер: Пока что могу решать частные шахматные задачи. Но ведь и это неплохо.

Автор: Конечно, неплохо... Шахматная игра - это своеобразный экзамен для любой вычислительной машины. Не зря все машины "испытывают" в решении шахматных задач.

Кибер: Почему?..

Василий Дмитриевич Захарченко, 1975 год