談?wù)動(dòng)钪婊鸺目刂婆c電子計(jì)算機(jī)

程代杰　陳　忠

5月15日，正當(dāng)蘇聯(lián)第三顆人造地球衛(wèi)星上天兩周年的時(shí)候，蘇聯(lián)又成功地發(fā)射了衛(wèi)星式飛船。這使人類宇宙航行的偉大理想向現(xiàn)實(shí)又大大地靠近了一步。它奠定了制造載人宇宙飛船的復(fù)雜工作的良好開端。這是偉大蘇聯(lián)人民智慧的又一光輝成就，這是“東風(fēng)壓倒西風(fēng)”的又一有力證明。

繼發(fā)射人造地球衛(wèi)星之后，1959年1月蘇聯(lián)發(fā)射了第一個(gè)宇宙火箭把一個(gè)重達(dá)14，72公斤的最后一級(jí)宇宙火箭送到了預(yù)定軌道上，成為太陽(yáng)系的第一個(gè)人造行星。同年9月又發(fā)射了第二個(gè)宇宙火箭，準(zhǔn)確地打中了月球，到達(dá)月球的預(yù)定地區(qū)。緊接著又在1959年的10月又發(fā)射了第三個(gè)宇宙火箭，這顆火箭帶有自動(dòng)行星際站，有各種設(shè)備在距月球約一萬(wàn)公里的地方自動(dòng)地拍攝了月球背面的照片又返回到地球附近來(lái)。在今年一月又發(fā)射了威力強(qiáng)大的不帶最后一級(jí)的火箭，準(zhǔn)確地?fù)糁刑窖笾胁康念A(yù)定地區(qū)。這次發(fā)射宇宙飛船的目的，在于研究和檢查飛船衛(wèi)星的那些保證它能完全飛行和控制，返回地球和人在飛行中所必要的各種系統(tǒng)。在技術(shù)上具有以下特點(diǎn)：首先，這次宇宙飛船總重量是4，540公斤，比起兩年前的衛(wèi)星來(lái)，增加了兩倍還多。這使得飛船具一定大小的體積以便于實(shí)現(xiàn)人類的宇宙航行。其次，飛船是在高度約為320公里上接近圓形軌道運(yùn)行，因此，可以想像在計(jì)算技術(shù)和控制方面蘇聯(lián)所獲得的卓越成就。它能精確地測(cè)量軌道參數(shù)，快速地進(jìn)行軌道參數(shù)計(jì)算和精確地控制運(yùn)行軌道。這樣，人類才能在宇宙飛船上準(zhǔn)確地知道所在的位置，并通過自動(dòng)控制及地面控制來(lái)導(dǎo)航以掌握飛行的航線。第三，它在某種程度上是被操縱的，即在一定條件下，飛船能由地上命令開始下降，這樣進(jìn)而就可以解決飛船安全返回地球的問題。所有這些都是人類歷史的偉大創(chuàng)舉，這是偉大的蘇聯(lián)科學(xué)技術(shù)工作者和蘇聯(lián)人民在蘇聯(lián)共產(chǎn)黨的英明領(lǐng)導(dǎo)下在征服宇宙的大道上所立下的壯偉業(yè)跡。

宇宙火箭和宇宙飛船的發(fā)射，有力地說(shuō)明了蘇聯(lián)在火箭技術(shù)、計(jì)算技術(shù)及自動(dòng)控制等整個(gè)科學(xué)技術(shù)的先進(jìn)，標(biāo)志著蘇聯(lián)科學(xué)在各個(gè)主要方面都得到了極大的發(fā)展，且達(dá)到了新的高峰。在這些方面美國(guó)被遠(yuǎn)遠(yuǎn)地拋在后邊而望塵莫及了?，F(xiàn)在就簡(jiǎn)單地談?wù)勱P(guān)于宇宙火箭的控制與電子計(jì)算機(jī)問題。

大家都知道，要把火箭送入預(yù)定的軌道要使火箭準(zhǔn)確地?fù)糁性虑蚧蛘邍@著月球再返回來(lái)，這需非常嚴(yán)格地控制宇宙火箭的運(yùn)動(dòng)速度和方向。發(fā)射地球衛(wèi)星時(shí)，速度的控制誤差一般不超過每秒鐘五十米，也就是說(shuō)要有千分之六的準(zhǔn)確度。在發(fā)射月球火箭時(shí)速度誤差便要保證不超過每秒鐘一米，即要萬(wàn)分之一的準(zhǔn)確度。發(fā)射地球衛(wèi)星時(shí)運(yùn)動(dòng)方向的誤差不超過一度。而月球火箭的運(yùn)動(dòng)方向不能偏差十分之一度。特別是帶有自動(dòng)行星際站的第三個(gè)宇宙火箭其準(zhǔn)確程度更是驚人。它的發(fā)射時(shí)間、軌道要計(jì)算得非常準(zhǔn)確，不能有絲毫差錯(cuò)。尤其困難的是它的速度的準(zhǔn)確控制如果速度稍大一點(diǎn)，它就可能越過月球區(qū)而成為人造行星；如果稍微小一點(diǎn)便又會(huì)到不了月球區(qū)而被地球的吸引力拉住而成為地球衛(wèi)星，或者到了月球區(qū)被月球吸引力作用而落到月球表面上去，不能圍繞著月球回來(lái)。因此要火箭的速度不大不小，恰到好處地使之到達(dá)月球區(qū)被月球引力抓住并與月球引力相平衡，繞過月球背后轉(zhuǎn)回地球。準(zhǔn)確程度更驚人的是威力強(qiáng)大的向太平洋中部發(fā)射的巨型彈道火箭，它飛行一萬(wàn)二千五百公里，命中點(diǎn)的偏差還不超過二公里，速度誤差是十萬(wàn)分之三。也就是速度誤差不到每秒鐘0.22米。這次宇宙飛船要按圓形軌道運(yùn)行，必須在該高度上以第一宇宙速度運(yùn)動(dòng)。這樣高度的準(zhǔn)確，必需要高度精密準(zhǔn)確的控制系統(tǒng)和極端迅速和準(zhǔn)確的快速電子計(jì)算機(jī)進(jìn)行計(jì)算和控制。否則，要實(shí)現(xiàn)這樣精確的控制是難以想像的。

在發(fā)射人造衛(wèi)星、宇宙火箭和宇宙飛船之前，首先利用快速電子計(jì)算機(jī)精確地算出高速氣流的各種復(fù)雜情況，利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行大量的設(shè)計(jì)計(jì)算工作，尤其重要的是像解決人造衛(wèi)星、宇宙火箭和宇宙飛船這些極為復(fù)雜的問題不可能完全用實(shí)驗(yàn)來(lái)解決，還需采用理論計(jì)算和局部試驗(yàn)相結(jié)合的辦法才能解決宇宙飛行的一系列復(fù)雜問題。蘇聯(lián)的火箭每次發(fā)射都非常成功，計(jì)算機(jī)發(fā)揮很好的作用。火箭飛行的軌道必須預(yù)先由電子計(jì)算機(jī)計(jì)算好，而且只有用快速電子計(jì)算機(jī)才能精確地算出這些軌道參數(shù)。計(jì)算機(jī)計(jì)算速度非?？?，每秒鐘可達(dá)幾萬(wàn)次到幾十萬(wàn)次運(yùn)算。電子計(jì)算機(jī)一個(gè)半小時(shí)算出的火箭飛行的一段軌道，要飛速的宇宙火箭飛上幾十個(gè)小時(shí)。如果要用人工計(jì)算宇宙火箭從地球到月球這段飛行軌道，只有當(dāng)火箭圍繞太陽(yáng)轉(zhuǎn)了一圈之后才能算出來(lái)。因此快速電子計(jì)算機(jī)可以在火箭飛行過程中不斷計(jì)算軌道參數(shù)進(jìn)一步校正火箭的飛行。用計(jì)算機(jī)不但能計(jì)算出飛行軌道，而且能夠確定人造衛(wèi)星、宇宙火箭和宇宙飛船的最好的飛行軌道以及確定最有利的發(fā)射時(shí)間。保證在最有利的情況下使火箭到達(dá)月球等。

在火箭飛行過程中，一切必要的控制操作都由裝在火箭中的超小型快速電子計(jì)算機(jī)進(jìn)行。計(jì)算機(jī)迅速地將測(cè)量來(lái)的各種訊號(hào)，如速度、航向以及各種座標(biāo)等數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算，與預(yù)先算好的已知的精確軌道參數(shù)等數(shù)據(jù)進(jìn)

行比較計(jì)算，然后將結(jié)果送給執(zhí)行機(jī)構(gòu)，進(jìn)行操縱，校正火箭的飛行情況，使火箭按正確路線飛向預(yù)定目標(biāo)。據(jù)蘇聯(lián)發(fā)射第二個(gè)宇宙火箭的結(jié)果公報(bào)所公布的資料表明：速度向量的方向如果和算出的方向相差一分的話，那么與月球的相碰點(diǎn)就要偏離二百公里。最后一級(jí)火箭的發(fā)動(dòng)機(jī)停車時(shí)所在點(diǎn)的座標(biāo)的變動(dòng)也大大影響命中準(zhǔn)確度，還有發(fā)射時(shí)間、發(fā)動(dòng)機(jī)推力等等影響所引起的誤差是很驚人的。而且綜合因素的影響比單個(gè)因素影響更大。計(jì)算機(jī)能夠?qū)Χ喾N因素加以考慮，給出校正信號(hào)，保證火箭的準(zhǔn)確飛行。

宇宙火箭所獲得的大批科學(xué)資料以及火箭飛行過程中的情況也都是由快速電子計(jì)算機(jī)進(jìn)行整理的。并且可以及時(shí)將算出的一些結(jié)果供進(jìn)一步控制宇宙火箭應(yīng)用。

從以上簡(jiǎn)略介紹中可以看出電子計(jì)算機(jī)在宇宙火箭的控制中，在征服宇宙的事業(yè)中所起的重大的作用。

我國(guó)非常重視電子計(jì)算機(jī)的發(fā)展。在總路線的光輝照耀下，全國(guó)人民猛攻尖端計(jì)算技術(shù)，遍地開花，各種各樣的計(jì)算機(jī)不斷出現(xiàn)，我國(guó)自制的大型快速電子計(jì)算機(jī)(每秒鐘運(yùn)算一萬(wàn)次)已經(jīng)成功。我們相信，在黨的領(lǐng)導(dǎo)下以偉大蘇聯(lián)為榜樣，經(jīng)過全國(guó)人民的奮戰(zhàn)，刻有五星紅旗的中國(guó)火箭，由快速電子計(jì)算機(jī)精確地控制準(zhǔn)確地飛向月球，飛往宇宙！