Історія застосування універсальних цифрових обчислювальних машин в ядерній і космічній програмах СРСР
Є. Н. пугачів
Рішення завдань військово-технічній галузі з самого початку було однією з головних областей застосування комп'ютерів. Постановка, алгоритмізація та програмування цих завдань для універсальних машин стали предметом досліджень і розробок провідних шкіл прикладної (обчислювальної) математики в СРСР.
Таким же чином проблеми створення та застосування комп'ютерів вирішувалися і в США. Тому велика частина робіт у цій галузі на зорі цифрової обчислювальної техніки і в СРСР, і в США, велися тоді під грифом "таємно".
Навіть корпорація IBM, історично сформувалася як фірма-постачальник засобів обчислювальної техніки для ділової сфери, пов'язаної із завданнями обробки даних, визнала за необхідне свій перший проект комп'ютера IBM 701 назвати "Defense Calculator" ("оборонний калькулятор"), щоб привернути до нього інтерес військових замовників .
Ця стаття присвячена історії застосування вітчизняних універсальних цифрових обчислювальних машин для вирішення завдань ядерної і космічної програм СРСР, спрямованих на створення ракетно-ядерного щита країни і досягнення військового паритету з США.
I. Радянська ядерна програма
Основоположником радянської ядерної програми слід вважати академіка В. І. Вернадського. Він ще в 1910 р., розуміючи як ніхто інший глибинний сенс радіоактивності, відкритої Беккерелем, представив конкретну програму геологічного пошуку уранових руд і оволодіння енергією атомного розпаду. У 1922 р. в Петрограді на відкритті Радієвого інституту, директором якого В. І. Вернадський був до 1939 р., він говорив: "Ми підходимо до великого перевороту в житті людства, з яким не може зрівнятися усі їм пережите. Недалекий час, коли людина одержить у свої руки атомну енергію - таке джерело, який дає йому можливість будувати своє життя, як він захоче. зуміє людина скористатися цією силою, спрямувати її на добро, а не на самознищення? Доріс він до вміння використати ту силу, яку неминуче повинна дати йому наука? ".
Саме в інституті В. І. Вернадського проявилося дарування ще молодого тоді І. В. Курчатова, майбутнього керівника радянської ядерної програми [7].
У 1943 р. незадовго до початку Сталінградської битви І. В. Сталін прийняв на дачі в Кунцево двох найбільших вчених В. І. Вернадського і А. Ф. Іоффе. Вони переконали вождя в необхідності і реальної можливості створення атомної зброї. Звичайно, у Сталіна і до цього були донесення радянських розвідників про американський та англійською атомних проектах, спробах створити "зброя відплати" в Третьому рейху, були листи вчених АН СРСР, в тому числі Г. Н. Флерова. Та переконаність у необхідності поставити цю проблему на рівень найважливіше державне завдання прийшла в результаті цієї зустрічі. За нею було рішення Державного комітету оборони (ДКО).
Початок радянської ядерної програми відноситься до 1943 р., коли за рішенням ДКО було створено перше в країні науково-дослідна установа, покликане займатися атомної проблемою, - Лабораторія вимірювальних приладів № 2 АН СРСР (липа - нині Російський науковий центр "Курчатовський інститут"). Керівництво Лабораторією і всіма роботами з атомної проблеми було доручено академіку І. В. Курчатова. А одним із заступників І. В. Курчатова з наукової роботи через деякий час став видатний математик С. Л. Соболєв.
Атомна проблема виросла з фундаментальних фізичних проблем. Майбутній нобелівський лауреат Н. Н. Семенов передбачив в 1926 р. у своїй першій публікації з ланцюговим хімічним реакціям два можливі шляхи протікання таких реакцій: ланцюгової вибух (як в урановій бомбі) і тепловий вибух (як в термоядерній бомбі). У 1935 р. М. М. Семенов зробив свою знамениту доповідь про розгалужених реакціях за участю нейтронів. У 1939-1940 рр.. фізики Я. Б. Зельдович та Ю. Б. Харитон опублікували в "Журналі теоретичної та експериментальної фізики" три роботи, які стали згодом класичними і лягли в основу атомної бомби та атомної енергетики. Таким чином, в країні на початок ядерної програми був створений потужний фундаментальний доробок, що дозволив СРСР самостійно і в найкоротші терміни ліквідувати монополію США на володіння атомною зброєю. Цей доробок існував не тільки у фізиці, але і в обчислювальній математиці, гідродинаміці, хімії.
Як відомо, наукоємність проекту атомної бомби пов'язана з необхідністю дослідити велику кількість варіантів фізичних і технологічних принципів побудови бомби на основі урану-235 або плутонію, який міг бути отриманий в результаті керованої ядерної реакції при опроміненні нейтронами ядер урану-238.
Проект створення атомної бомби у фашистській Німеччині зіткнувся саме з цієї наукової і технічної труднощами, так як німецьким фізикам довелося одночасно досліджувати і розробляти сім варіантів побудови бомби. Це сталося через принципову помилки на початку робіт, коли був відкинутий графіт як матеріал для уповільнення нейтронів при опроміненні урану і був зроблений вибір на користь "важкої води" (адже затягніть війна ще на два-три роки, і невідомо, хто б зробив і застосував першу атомну бомбу, а якщо б вона з'явилася у фашистській Німеччині, то катастрофа для людства стала б неминучою).
Ясно, що для скорочення числа можливих варіантів було необхідно застосовувати математичні основи моделювання ядерних вибухів, перш за все для розрахунків потужності ядерних зарядів. Такі розрахунки були організовані в ЛИПА С. Л. Соболєвим і в Відділенні прикладної математики МІАН (нині ІПМ ім. М. В. Келдиша РАН) А. А. Самарським, ще до появи перших вітчизняних комп'ютерів, за допомогою бригад розраховувачів на настільних лічильно- клавішних машинах. Вже тоді вони запропонували ефективні алгоритми чисельного рішення рівнянь математичної фізики, якими описувалися процеси ядерного вибуху. У 1953 р. вийшло друге видання монографії А. А. Самарського та А. М. Тихонова "Рівняння математичної фізики" [1], в якій було відображено отриманий ними досвід (природно, без посилань на розрахунки, які послужили джерелом цього досвіду).
Підтримка досліджень фізиків з боку обчислювальної математики виявилася надзвичайно важливою на першій стадії радянської ядерної програми, коли колектив І. В. Курчатова стояв перед необхідністю приймати безпомилкові рішення. Як вважає академік Є. П. Веліхов, "якщо б нам не вдалося в серпні 1949 р. випробувати атомну бомбу, фізики в СРСР більше не було б. Мабуть у Сталіна була вже" запасна "команда фізиків, готова змінити колектив, яким керував І. В. Курчатов ". Це припущення виглядає досить правдоподібним, бо в країні тоді політичним керівником ядерної програми був нарком внутрішніх справ Берія. Фізичне знищення людей, які декларуються "ворогами народу", було адже в 40-х роках в порядку речей. Цікаво відзначити, що подібна ситуація спостерігалася і в США. Адже перша офіційна папір генерала Л. Гровса, що відповідав у США за Манхеттенський проект, - лист генеральному прокуророві США про арешт фізиків Енріко Фермі і Лео Сціларда як нібито іноземних шпигунів.
Перші програми для машини "Стріла", що реалізують алгоритми чисельного рішення задач моделювання ядерного вибуху, були розроблені в ІПМ АН СРСР. Хоча продуктивність і, головне, надійність цієї машини для вирішення таких завдань не були достатніми, перші завдання були вирішені завдяки віртуозній роботі програмістів. Найбільший фахівець з програмування М.Р. Шура-Бура з цього приводу образно висловився: "Як ми перемогли" Стрілу "".
У 50-х роках А. А. Самарський та А. Н. Тихонов активно розвивали теорію різницевих схем, що дозволяла зводити чисельне рішення диференціальних та інтегральних рівнянь математичної фізики до вирішення алгебраїчних різницевих рівнянь. Ці результати, опубліковані в Доповідях АН СРСР в 1956-1959 рр.. [2] в подальшому використовувалися при алгоритмізації і програмування завдань радянської ядерної програми на машинах М-20 і М-220, БЕСМ-6 в Інституті прикладної математики АН СРСР, Інституті атомної енергії, ВНДІ експериментальної фізики ("Арзамас-16"), ВНДІ технічної фізики (Снежинск, "Челябінськ-70").
Основні події історії радянської ядерної програми представлені на сайті музею ядерної зброї ВНІІЕФ (м. Саров) [3].
У 1953 р. в СРСР було проведено випробування першої в світі водневої бомби. Вона була розроблена ВНІІЕФ ("Арзамас-16"). Для робіт по чисельному моделюванню ядерної зброї, розрахунків конструкцій бомби цього типу в ВНІІЕФ були залучені в 1953-1956 рр.. провідні математики М. О. Лаврентьєв, Д. В. Ширков.
Ще задовго до цього М. А. Лаврентьєв запропонував гідродинамічну трактування явища кумуляції. Основна (і на перший погляд парадоксальна) ідея М. А. Лаврентьєва полягала в тому, що при досить високих тисках, які виникають при вибухах, можна розглядати метал як ідеальної нестисливої рідини, а утворення кумулятивного струменя - як завдання про взаємодію струменів рідини. Для цього в механіці вже був готовий математичний апарат. Стало бути можна було будувати теорії і проводити розрахунки направленого вибуху.
М. А. Лаврентьєв разом з В. С. Владіміровим, Л. В. Овсянниковим та Д. В. Ширковим виконали розрахунки конструкцій атомних снарядів для артилерії, які забезпечували можливість застосування ядерної зброї на полі бою (а не бомбометанням "по площах") - "гарматного зближення", як називали тоді в США цю можливість.
За виконання цієї роботи М. А. Лаврентьєв і всі троє згаданих учасників були удостоєні Ленінської премії.
У 1961 р. на Новій Землі було вироблено атмосферний випробування найпотужнішої в історії термоядерної бомби потужністю 58 мегатонн тротилового еквівалента, а в 1962 р. СРСР справив на Новій Землі своє останнє повітряне випробування ядерної зброї. Після цього основним методом випробувань ядерної зброї стали математичні моделі або підземні ядерні вибухи.
У 1970 р. на озброєння Радянської Армії були поставлені перші міжконтинентальні ракети з ядерними бойовими головками.
Проблеми "мініатюризації" ядерної зброї вирішувалися у ВНДІ технічної фізики (Снежинск) під керівництвом К. М. Щолкіна. Саме вони лягли в основу разделяющихся головних частин ракетного озброєння Радянської Армії в 70-х роках. Як писав академік А. Д. Сахаров у книзі "Спогади", "велике" виріб (потужністю 100 мегатонн тротилового еквівалента) у військовому сенсі - справа порожня, так як для нього не було підходящої ракети-носія, а бомбардувальник, що несе цей виріб, може бути легко збитий. Ідея для військових - торпеда, яка запускається з підводного човна ". Такі морські ракети, включаючи ракети з головками, розробляло КБ академіка В. П. Макєєва у м. Міас.
У 1979-1987 рр.. на озброєння Радянської Армії надійшло нове покоління стратегічних ракетних комплексів стаціонарного і рухомого (у тому числі на підводних човнах) базування.
Протягом деякого часу в російських засобах масової інформації (у газетах і на телебаченні) мусувалася міф про те, що радянська атомна бомба була копією американської, надмірно перебільшували роль науково-технічної розвідки у вирішенні ядерної проблеми. Насправді це було не так - "вчені та розвідники робили спільну справу" [6]. Від американських фізиків з атомної лабораторії в Лос-Аламосі, що діяли на переконання, а не за плату, Клауса Фукса і Теодора Холла (кличка за даними розвідки "Персей") радянські розвідники отримали не креслення атомної бомби (за яким І. В. Курчатов нібито зробив нашу бомбу), а схему пристрою ядерного заряду із зазначенням його розмірів і використовуваних в ньому матеріалів [8]. Звичайно, ця інформація разом з відповідями на питання, які систематично ставив І. В. Курчатов перед науково-технічною розвідкою, багато в чому сприяли відсікання неперспективних варіантів і прийняття І. В. Курчатовим безпомилкових рішень, про що було сказано вище. Однак не меншу роль зіграло і застосування математичного моделювання. Про це докладно розповів академік А. А. Самарський на симпозіумі "Російська Академія наук і перше випробування вітчизняного ядерного зброї", присвяченому 275-річчю Російської Академії наук і 50-ї річниці першого випробування радянської атомної бомби [5].
Прагнення показати партійно-політичному керівництву країни свою значимість було характерно для радянських спецслужб. Не уникли цієї спокуси і служби науково-технічної розвідки. П. А. Судоплатовим була складена легенда про те, що Нільс Бор передав нашим розвідникам найцінніші відомості. Насправді це були загальні дані, відомі нашим фізикам і без звернень до Н. Бору [4].
Розповідь про радянську ядерну програму буде неповним, якщо не згадати про застосування комп'ютерів для розрахунків реакторів атомних енергоблоків. Найбільш вагомий внесок у цьому напрямку був зроблений Г. І. Марчуком до 1953-1962 рр.. під час його роботи у Фізико-енергетичному інституті (Феі) у м. Обнінську. Для вирішення задач розрахунку атомних реакторів тоді застосовувалася машина М-20. Математичною основою були наближені апроксимації рівняння Больцмана в додатках до вирішення нейтронних завдань.
Г. І. Марчук опублікував результати своїх робіт у двох монографіях: "Чисельні методи розрахунку ядерних реакторів" (1959 р.) та "Методи розрахунку ядерних реакторів" (1961 р.). За роботи в області атомних реакторів Г. І. Марчук у 1961 р. був нагороджений Ленінською премією.
Нарешті, не можна не сказати про застосування універсальних обчислювальних машин для глобального моделювання клімату Землі. Моделі так званої "ядерної зими" були розроблені в ОЦ АН СРСР В. В. Александровим і Г. Л. Стенчіковим під керівництвом академіка М. М. Моїсеєва. Розрахунки, виконані за допомогою машини БЕСМ-6, показали, що чекає людство, якщо трапиться ядерна катастрофа. Вони послужили серйозним застереженням для політиків і в США, і в СРСР в період "холодної війни" і стимулом для переговорів про скорочення запасів ядерної зброї, заборону ядерних випробувань в атмосфері, відкритому космосі та під водою.
II. Радянська космічна програма
Тепер уже всім відомо, що радянській космічною програмою керував Головний конструктор академік С. П. Корольов. Набагато менше широкому загалу населення Росії відомий академік М. В. Келдиш, якого свого часу в пресі журналісти називали "Головним теоретиком космонавтики", коли ці прізвища не можна було вимовляти вголос через жорсткі режимних вимог секретності робіт.
Інститут прикладної математики АН СРСР, створений М. В. Келдишем, був ініціатором і основним розробником програмного забезпечення для розрахунків траєкторій балістичних ракет і космічних апаратів, необхідних при виконанні всіх космічних запусків штучних супутників Землі. Для проведення таких розрахунків в ІПМ, Центрі управління польотами та інших організаціях, пов'язаних з космічною програмою, застосовувалися універсальні цифрові обчислювальні машини "М-20, потім БЕСМ-6 і багатомашинна обчислювальна система АС-6. У ІПМ алгоритми та програми цих розрахунків розроблялися під керівництвом академіка Д. Є. Охоцимський.
Коли свого часу журналісти писали про створення ракетно-ядерного щита країни, вони називали абревіатуру "3К" - Курчатов, Корольов, Келдиш. Академік Б. Є. Патон, оцінюючи найважливіше значення створення та застосування комп'ютерів для ядерної і космічної програм, говорив, що справедливо було б назвати і академіка С. А. Лебедєва, який створив комп'ютери, що застосовувалися в цих програмах.
Універсальні обчислювальні машини застосовувалися не тільки для балістичних розрахунків, але і для проектування самих ракет-носіїв у КБ С. П. Корольова та В. Н. Челомея, головного конструктора ракет військового призначення. У частині створення реактивних літаків-снарядів військового призначення першим результатом радянської програми стало створення ракет, подібних за призначенням німецьким "Фау-1" (V-1) і "Фау-2" (V-2), розробленим В. фон Брауном [8 ]. Слід пояснити, що V - початкова буква німецького слова "Vergeltung" (відплата), яке було придумано Геббельсом в пропагандистських цілях і не мало нічого спільного з характером самої зброї. Ракету, подібну за призначенням німецької V-2, створило КБ С. П. Корольова (нині НВО "Енергія"), співробітники якого Б. Є. Черток і В. П. Мішин були відряджені після закінчення війни до Німеччини, щоб дістати трофейні зразки збережених деталей рідинних реактивних двигунів V-2 і системи автоматичного керування польотом ракети.
Ракету, подібну за призначенням німецької V-1, створило КБ В. Н. Челомея (нині НВО машинобудування м. Реутов Московської області), в результаті Радянська Армія була озброєна літаками-снарядами найбільш передового з того часу рівня.
За цими першими ракетами в 70-80-х роках була серія військових ракет-носіїв.
Основними учасниками створення ракетно-космічних комплексів військового призначення в радянській космічній програмі були: Південний машинобудівний завод, м. Дніпропетровськ; КБ "Південне" ім. М. К. Янгеля; НПО машинобудування; НВО "Хартрон".
Дніпропетровським південним машинобудівним заводом (ПМЗ) Мінобщемаша СРСР (генеральний директор ЮМЗ з 1986 р. Л. Д. Кучма) і КБ "Південне" ім. М. К. Янгеля було створено: ракетний комплекс "Зеніт"; ракетний комплекс 15А18М, відомий на заході як СС-18 "Сатана". СС-18 був прийнятий на озброєння в 1988 р. Він склав головну міць ракетних військ стратегічного призначення СРСР і поставив останню крапку в історії "холодної війни", підштовхнувши протиборчі сторони до підписання договору про обмеження стратегічних озброєнь.
Головним конструктором ракетних комплексів в КБ "Південне" в 1960-1986 рр.. був В. Г. Сергєєв, двічі Герой Соціалістичної Праці, лауреат Ленінської премії та Державних премій СРСР та УРСР, премії М. К. Янгеля.
Системи керування для ракет-носіїв розробляло НВО "Хартрон", м. Харків (генеральний директор В. Г. Сергєєв). Головним конструктором бортових комп'ютерів для ракетних комплексів був А. І. Кривоносов.
Ракетний комплекс 15А30 був створений КБ машинобудування, м. Реутов, Московської області. Генеральний конструктор - академік В. М. Челомей. Система управління ракетою була розроблена НВО "Хартрон".
Для відпрацювання програмно-математичного забезпечення так званого "електронного пуску" ракети в НВО "Хартрон" використовувався інструментальний комплекс на базі БЕСМ-6, який моделював політ ракети і реакцію системи її управління на вплив основних збурюючих чинників і забезпечував ефективний і повний контроль польотних завдань. За створення технології "Електронного пуску" колектив розробників - Я. Є. Айзенберг, Б. М. Конорєв, С. С. Корума, І. В. Вельбицький та ін - був удостоєний Державної премії УРСР.
Системи управління, розроблені НВО "Хартрон", поставлялися ЮМЗ.
III. Досягнення стратегічного оборонного паритету між СРСР і США
У протистоянні США і СРСР у період "холодної війни" переломним виявився 1949 рік. 29 серпня 1949 була випробувана перша вітчизняна атомна бомба. У США перша атомна бомба була випробувана 16 липня 1945, а в серпні 1945 р. США піддали атомним бомбардуванням японські міста Хіросіму і Нагасакі. Ці бомбардування не мали ніякого значення для безпосередніх результатів війни з Японією. Вони були тільки демонстрацією сили з боку американської вояччини, адресованої СРСР, тодішньому союзникові США і потенційному супротивникові напередодні "холодної війни". Питання про те, готували чи США агресію проти СРСР чи ні, довгий час обговорювалося в середовищі політиків і вчених. Різні думки на цей рахунок висловлювали авторитетні вчені. Так, академік Л. А. Арцимович скептично оцінював розвиток подій за таким варіантом, а академік А. П. Александров, навпаки, був упевнений, що агресія США була б неминучою, якби не успішні випробування радянської атомної, а потім в 1953 р. водневої бомб.
З осені 1955 р. торпедами з ядерними боєголовками почали озброюватися радянські дизель-електроходние підводні човни. А з кінця 50-х - початку 60-х років до бойового складу ВМФ СРСР почали надходити перші стратегічні підводні човни з ядерними руховими установками і ядерною зброєю (балістичними ракетами) на борту. Головним конструктором першої радянської атомної підводного човна (АПЧ) був В. Перегудов, 100-річчя з дня народження якого відзначалося у червні 2002 р. У СРСР перший атомний підводний човен "Ленінський комсомол" була створена СКБ "Малахіт" в 1957 р., всього на чотири роки пізніше, ніж у США була створена АПЧ "Наутілус"
Прототипом реактора для радянської АПЛ був реактор атомної електростанції в Обнінську.
Після того як стало ясно, що досягнутий паритет у володінні ядерною зброєю, найважливішим стало питання про наявність засобів її доставки, тобто ракет-носіїв, здатних доставляти ядерні заряди заданої потужності. Паритет у цій області був досягнутий до середини 80-х років (див. розділ II статті).
"За декілька днів до переговорів Горбачова з Рейганом у Рейк'явіку наша ракета (" Сатана "), випустивши десять розділилися боєголовок, пролетіла над Гавайськими островами, щоб американці знали, з ким мають справу!" - Розповідав один з учасників розробки системи управління ракетою 15А18М (СС-18 "Сатана") головний інженер НВО "Київський радіозавод" Б. О. Василенко.
Стратегічний оборонний паритет між СРСР і США забезпечувався також наявністю систем протиракетної оборони (ПРО). 26 травня 1972 був підписаний договір про обмеження ПРО. По ньому дозволялося кожній стороні розгорнути не більше двох систем ПРО, одна з яких могла бути використана для прикриття столиці, а друга - для захисту району пускових установок балістичних ракет. У 1974 р. був підписаний протокол до цього договору, яким кількість дозволених систем ПРО було зменшено до однієї, а район розгортання кожна сторона могла вибрати на свій розсуд. У СРСР вирішили "розкрити парасольку" ПРО над Москвою, в США - над військовою базою Гранд-Форкс (штат Північна Дакота).
Роботи зі створення системи ПРО в СРСР були розпочаті в 1958 р. під керівництвом Генерального конструктора Г. В. Кисунько. Вона отримала кодову назву "Система А-35". Основу цієї системи становив універсальний обчислювальний комплекс на базі машин М-40 і М-50, розроблених у ІТМ та ОТ АН СРСР у 1956-1961 рр..
Для "М-40, самої швидкодіючої в той час в країні серійної обчислювальної машини, В. С. Бурцева вперше були запропоновані принципи розпаралелювання обчислювального процесу на рівні апаратних засобів. Всі основні пристрої машини (арифметики, управління, оперативної пам'яті, зовнішньої пам'яті) мали автономні вузли управління і працювали паралельно. Вперше був використаний принцип мультиплексного каналу, завдяки якому вдалося без уповільнення обчислювального процесу здійснити прийом і видачу інформації з десяти асинхронно працюючих ліній обміну з радіолокаційними станціями при загальної пропускної здатності 1 млн. біт / с. М-50 була модифікацією М-40 для виконання арифметичних операцій з плаваючою крапкою. Вона була введена в експлуатацію в 1959 р.
За створення обчислювальних комплексів ПРО на базі М-40 і М-50 С. О. Лебедєв та В. С. Бурцев були удостоєні Ленінської премії.
У 1961-1968 рр.. в ІТМ і ВТ були розроблені для системи ПРО високопродуктивні обчислювальні машини другого покоління - 5Е92б та її модифікація для обчислень з плаваючою точкою 5Е51. Головним конструктором 5Е92б і 5Е51 був С. О. Лебедєв, його заступником - В. С. Бурцев. Вперше з'явилася можливість застосовувати в системах ПРО двопроцесорні обчислювальні комплекси із загальним полем оперативної пам'яті, будувати багатомашинні комплекси із загальним полем зовнішніх запам'ятовуючих пристроїв. Міжвідомчі випробування 5Е92б відбулися в 1964 р., а багатомашинний обчислювальний комплекс системи ПРО з восьми машин 5Е92б був випробуваний в реальній роботі в 1967 р. Надалі серійні обчислювальні машини 5Е92б і 5Е51 стали основою системи ПРО в СРСР. Для них було створено прикладне програмне забезпечення, що враховує апаратні можливості, передбачені в архітектурі цих машин.
Створення системи ПРО забезпечило паритет СРСР з США в "холодній війні" і зіграло найважливішу політичну роль в укладенні договору щодо обмеження ПРО в 1972 р., про яку було сказано вище.
Другий варіант російської ПРО - "Система А-135" був прийнятий на озброєння до 1994 р. Його ядром стали багатофункціональна радіолокаційна станція "Дон" і високопродуктивний обчислювальний комплекс, розміщені поблизу підмосковного міста Софріно, як "парасольку" захисту столиці від ракетно-ядерного нападу .
Договір про скорочення ядерних потенціалів, підписаний президентами Росії та США В. В. Путіним і Дж. Бушем, фіксує їх рівень в 1700-2200 ядерних зарядів на стратегічних ракетах-носіях. Однак цей рівень все ще дуже великий. Як вважає директор Інституту проблем міжнародної безпеки РАН А. Н. Кокошин, "насправді ніхто і ніколи не буде знати напевно, як працює ціла система ПРО або система стратегічних наступальних озброєнь (СНО). При спробі це перевірити може просто не залишитися тих, хто повинен оцінити ефективність їх застосування ". Тому не слід переоцінювати можливостей американської національної ПРО, яку США мають намір створити слідом за своїм виходом з договору по ПРО. Адже знадобиться заховати всю Америку не під "парасольку", а в бетонні бункери, так як відбити 1700 боєголовок ніякої протиракетний "парасольку" поки не в змозі.
Протягом нестримної гонки озброєнь були зроблені запаси ядерної зброї, тепер підлягають знищенню. Але і це вимагає значних зусиль і витрат. Знову потрібні моделі, алгоритми і програми, щоб за допомогою комп'ютерів прорахувати режими і умови, необхідні для спорудження сховищ матеріалів від ядерних зарядів, що знімаються з озброєння, без завдання непоправної шкоди навколишньому середовищу.
IV. Навіщо і які суперкомп'ютери потрібні військовим тепер?
Звичайно, завдання комп'ютерного моделювання дії ядерної зброї залишається актуальною і в даний час. У США оснащення провідних національних лабораторій, які вирішують це завдання, високопродуктивними обчислювальними засобами передбачено проектом Project Purple. Наприклад, Ліверморська національна лабораторія США вирішила активно використовувати відносно недорогі Linux-кластери. Перший з них, що складається з 1400 універсальних процесорів Pentium 4 фірми Intel, повинен володіти продуктивністю 6,7 Тфлопс.
Обчислювальні засоби з таким же рівнем продуктивності потрібні і російським фізичним центрам.
Разом з тим сучасні військові доктрини припускають зміщення акцентів від стратегічних наступальних озброєнь на базі балістичних ракет з ядерними боєголовками (по них паритет був досягнутий до 1990 р. - див. розділ III статті) до переозброєння армій новим поколінням традиційних засобів озброєння: бойових літаків і вертольотів , підводних і надводних кораблів, БМП, БТР і танків, а також радіотехнічних засобів. Центром ваги воєнних доктрин стало забезпечення вирішення завдань управління діями різних родів військ з центрального командного пункту. Для цього військовим необхідно мати засоби комплексного комп'ютерного моделювання бойового простору, коли модель імітує дії всіх родів військ, дозволяє розігрувати і аналізувати різні сценарії битв. Такі засоби ведення "електронної війни" (The Joint Warfare System, JWARS) розробляє, наприклад, в США компанія CACI на замовлення МО США. До речі, компанія CACI з 60-х років відома як творець першої мови моделювання SIMSCRIPT.
МО США розробило концепцію інформаційної переваги - "Information Superiority: Making the Joint Vision Happen", визначивши її як здатність збирати, обробляти, керувати та розповсюджувати інформацію про бойовому просторі швидше, ніж супротивник, що в ідеалі повинно дозволити командирам приймати рішення "зі швидкістю думки ".
Треба відзначити також, що в сучасних умовах різко зросла роль інформаційної інфраструктури будь-якого суспільства і держави. Якщо в середині ХХ століття революція у фізиці стимулювала, як було показано вище, створення стратегічних наступальних озброєнь та систем ПРО, то тепер, на початку ХХI століття, революція в інформаційній сфері породила концепцію "інформаційних воєн". Зараз, якщо відмовлять інформаційні системи, що забезпечують функції, життєво важливі для життєдіяльності суспільства (електропостачання, транспорт, зв'язок і т. д.), буде паралізовано взагалі все. Тому загрози нападу на ці життєво важливі інформаційні системи вимагають адекватних заходів захисту, подібно до того, як аналогічні заходи захисту забезпечували раніше (і продовжують забезпечувати тепер) системи ПРО.
Нова стратегія ведення військових дій, розроблена Пентагоном в 2001 р., пов'язана з необхідністю боротьби не з звичайними численними арміями конкретних держав, а з високомобільні замаскованими партизансько-терористичними мережами, бази яких існують в різних країнах.
У Росії в інтересах МО РФ розроблений ряд програмних систем для військ ППО і ВПС, у тому числі:
"Універсал-1Е" - для управління бойовими діями частин і підрозділів зенітних ракетних військ, винищувальної авіації, радіотехнічних військ;
"Фундамент-7" - універсальні комплекси для автоматизованих пунктів управління з'єднаннями, частинами та підрозділами міжвидового застосування (автоматизація процесів зйомки і обробки всіх видів радіолокаційної та радіотехнічної інформації).
Ці комплекси демонструвалися концерном ІВК на виставці "Модуль-2002". Система спостереження "Планшет", що дозволяє управляти різними родами військ з центрального командного пункту, розроблена АТ "Оборонні системи" разом з підприємством "Транснетсервіс".
Є рішення Уряду РФ про можливі постачання россійсокй армії обчислювального комплексу "Ельбрус-90 мікро", що розробляється АТ МЦСТ.
Для обчислювальних комплексів оборонного призначення силами ВНІІНС створено системне ПЗ: ОС МСВС 3.0 і СУБД "Лінтер-ВС".
Вітчизняна фірма Joy Company, заснована в 1992 р., поставляє комп'ютери, ПЗ для проектування і візуалізації складних об'єктів у реальному часі. Вона використовує програмні продукти VEGA і AudioWorks фірми Paradigm Simulation і Alias / Wavefront фірми Alias, підрозділу компанії Silicon Graphics. Це ПЗ використовується на Туламашзаводе, Іжмаш, КАМАЗі, ГАЗі для проектування виробів оборонного призначення [10].
У зв'язку з питанням забезпечення в Росії оборонних завдань слід звернути увагу на те, що Пентагон рекомендував уряду США в 2001 році скасувати взагалі обмеження на експорт суперкомп'ютерів, замінивши їх обмеженнями на експорт ПЗ.
У зв'язку з виходом США із договору по ПРО від 1972 р., враховуючи відомості про продовження контракту з фірмою Boeing на створення національної системи ПРО США до 2008 р., Головком ВПС Росії Анатолій Корнуков висловив думку про необхідність посилення бойового потенціалу російської дальньої стратегічної авіації шляхом створення нового покоління засобів управління у складі єдиної АСУ ВПС Росії.
Слід також зазначити, що застосування універсальних обчислювальних машин було найважливішим чинником успішного створення ракет військового призначення в 90-х роках:
балістичної ракети СС-25;
ЗРК "РІФ-М" (КБ "Факел" і НВО "Альтаїр");
підводної ракети "Шквал-Е".
Як відомо, технічна політика МО США в галузі архітектури застосовуваних обчислювальних засобів, була сформульована в 2001 році у вигляді JTA (Joint Technical Architecture) 4.0. Вона є розвитком комплексу стандартів середовища інформаційної інфраструктури DII COE. Цей досвід було б доцільно використовувати і МО РФ.
9 вересня 2000 Президент РФ В. В. Путін затвердив Доктрину інформаційної безпеки Російської Федерації [11]. Цей документ призначений для формування державної політики в галузі забезпечення інформаційної безпеки Росії. Згідно з п. 3 цієї Доктрини зовнішніми джерелами загроз інформаційної безпеки є: "розробка низкою держав концепцій інформаційних війн, які передбачають створення засобів небезпечного впливу на інформаційні сфери інших країн світу, порушення нормального функціонування інформаційних і телекомунікаційних систем, збереження інформаційних ресурсів, отримання несанкціонованого доступу до них ".
На жаль, Доктрина в прийнятому вигляді старанно обходить проблеми, що вимагають від держави серйозних дій і рішень, наприклад створення служб та розробки засобів протидії інформаційному зброї, до якого слід було б віднести також психотропну і генетичне зброю. Можливо, що ці питання будуть предметом подальших програм уряду РФ.
Список літератури
Самарський А. А., Тихонов А. Н. Рівняння математичної фізики. Вид. 2-е М., 1953.
Самарський А. А., Тихонов О. М. Про різницевих схемах для рівнянь з розривними коефіцієнтами. ДАН. 1956.
http://www.vniief.ru/museum. Музей ядерної зброї ВНІІЕФ (м. Саров).
Долгополов М. Вони вкрали бомбу для Рад. Вид. дім "XXI століття-згода". М., 2000.
Ваганов А. Атомна бомба як академічний проект. Створення в СРСР ядерної зброї можна уподібнити технологічному подвигу. НГ-Наука, № 7, липень 1999.
Ковальова С. Вчені і розвідники робили спільну справу. НГ-Наука, № 7, липень 1999. (Інтерв'ю Героя Росії В. Б. Барковського).
"Причуда" академіка Вернадського, або дивна лабораторія для геніальних відкриттів. Нова газета, № 44, 2002; Комсомольська правда, 31.05.2002.
Славін С. М. Секретна зброя третього рейху. М. Віче, 1999.
http://www.computer-museum.ru. Розділ "Галерея слави". Статті: В. С. Бурцев, М. В. Келдиш, М. А. Лаврентьєв, Г. І. Марчук, М. М. Моісеєв, А. А. Самарський, М. Р. Шура-Бура.
Будуємо танки за допомогою комп'ютера. PCWeek / RE, 27.05.97, с. 42.
Доктрина информационной безопасности Российской Федерации. http://www.scrf.ru/Documents/Decrec/2000/09-09.html .