Космические информационные технологии

Введение

Космос, с его экстремальными условиями, является отличным местом для апробации, отладки и использования наиболее прогрессивных информационных технологий. В сфере космонавтики уже апробируются и отлаживаются самые передовые технологические решения. Основой взаимодействия двух сфер деятельности – космонавтики и информационных технологий являются в первую очередь компьютеры.
Современная космонавтика и астрономия выдвинули перед информационными технологиями различные программы. Возникла потребность в глобальных цифровых каталогах, архивах и базах данных объектах Солнечной системы, контроле за движением тысяч космических аппаратов, проблемы изучения Луны и т.д. Для чего создаются различные программы, способные хранить и обрабатывать массивы данных. С учетом постоянного ввода новых и новых телескопов количество получаемой информации возрастает в экспоненциальной зависимости.
В условиях космоса возникает необходимость диагностики здоровья астронавтов, обработки этой информации и передачи врачам. Требуется особая медицинская аппаратура устойчивая к высоким температурам, перегрузкам и т.д. Поэтому была создана специальная техника, записывающая медицинские сведения на магнитную ленту и при необходимости передающая информацию на Землю.
Целью работы является рассмотрение космических информационных технологий.
В работе были решены следующие задачи:
Рассмотреть эволюцию космических компьютеров;
Изучить аспекты применения информационных технологий в космосе;
Определить практическое применение космических информационных технологий.

1 Эволюция космических компьютеров
В эпоху появления космонавтики выбор готовых компьютерных устройств, которые бы стали технологической базой для создания космических систем был очень ограниченным. В тоже время в те годы было почти неограниченное финансирование космонавтики, что позволяло привлекать к работе специализированные институты по разработке бортовой электронно-вычислительной машины под каждый космический объект.
Одной из первых и единственных была вычислительная машина МЭСМ, разработанная группой инженеров в Феофании. Эта новинка получила практическое применение для сложных расчетов за пределами земной атмосферы и космических полетов и т.д. МЭСМ была огромной, для ее размещения понадобилось 60 м2, но при этом машина обладала высоким быстродействием 3 тыс. операций в минуту. В 1957 году вычислительную машину вывели из эксплуатации.
В 1950-х годах начала развиваться машинная графика, которая широко распространилась в последующем десятилетии. В то время машинная графика была нужна космонавтике и авиации, сейчас ее применяют в основном в конструировании летательных аппаратов. Применяется машинная графика в основном в следующих направлениях:
для моделирования полетных характеристик летательного аппарата;
при анализе структуры корпуса летательного аппарата;
для математического описания структурной модели пересекающихся балок;
в системе машинной графики и конструирования.
Основной задачей машинной графики является проектирование устройства, которое было бы ориентировано на нужды потребителя. Выводимое изображение и необходимые операции с ним, должны быть известны пользователю. При помощи крупных систем с разделением времени разработчик может провести конструирование с высокой точностью и соблюдением требований.
В 1960-90-е годы были созданы модели бортовых компьютеров и стационарных компьютерных систем, предназначенных для решения задач в ракете, самолете и т.д. Одними из первых подобных ЭВМ были «Диана-1» и «Диана-2», которые разработали с недооценкой разработки элементной базы, что привело к отставанию от США на 15-20 лет, хотя по уровню развития архитектур вычислительных машин, систем и комплексов было превосходство.
Резкое усложнение задач программирования и появление новых проблем приводило к росту финансовых и временных затрат

. Чтобы сократить расходы и затраты времени на создание компьютерных программ, в 1960-70 годы значительное внимание уделялось развитию языков высокого уровня. Развитие компьютеров для нужд космоса шло в СССР по пути создания самых эффективных схемотехнических и конструкторских решений, которые могли решить задачи с снижению требований к материальным издержкам.
C 1975 года начался период компьютеров четвертого поколения, которые выполнялись на основе больших интегральных схем. В кристалле интегрировалось до 100 тыс. элементов. Быстродействие этих вычислительных машин составляло десятки млн. операций в секунду. Также появились персональные электронные вычислительные машины и микропроцессоры.
С 1985 года появились супербольшие интегральные схемы, которые относятся к четвертому поколению. Это поколение электронных вычислительных машин работает и в современных условиях. На одном кристалле схемы вмещается до 10 млн. элементов.
Четвертое поколение компьютеров развивается по двум направлениям. Первое направление развивается в создании супер-комплексов многопроцессорных машин. Вычислительная мощность этих компьютеров достигает нескольких млрд. операций в секунду, поэтому для них под силу обработка больших объемов информации. Вычислительные комплексы Эльбрус-2 использовались в Центре управления космическими полетами. Второе направление развивается в создании микро- персональных компьютеров.
Компьютеры пятого поколения считаются электронными вычислительными машинами будущего. Еще в 1982 году в Японии была принята программа разработки компьютеров пятого поколения. Была поставлена цель по созданию к 1991 году новых компьютеров, решающих задачи искусственного интеллекта. Но японский проект был прекращен, а разработанные машины не выигрывали по производительности массовым компьютерам.


2 Аспекты применения информационных технологий в космосе
В космосе существует многовариантность применения информационных технологий. Важной функцией информационных технологий является информационная поддержка космических исследований. В этом смысле информационные технологии выполняют вспомогательные функции по поддержке космических исследований и обеспечивают информацией космические исследования. Также у информационных технологий в космических исследованиях выделяют дополнительные функции.
Еще различают прикладной аспект. Информационные технологии – это важный инструментарий космических исследований. Информационные технологии выполняют прикладные функции получения данных в космических исследованиях. В этом смысле доминируют геоинформационные технологии.
Так как информационные технологии всегда служили инструментом познания, то выделяют когнитивный аспект. В космических исследованиях информационные технологии являются средством извлечения знаний из информационного поля, а также являются инструментом познания окружающего мира. В этом аспекте информационные технологии выполняют системные функции анализа и синтеза космической информации.
Когнитивный аспект способствовал развитию семантической теории информации и вызвал появление семантических информационных единиц как единиц носителей содержания информации. Указанный аспект привел к совершенствованию информационных когнитивных моделей и дал возможность свежего взгляда на проблему человеко машинных систем.
Современные информационные технологии часто используют системный анализ и являются средством системного анализа (системный аспект). В исследованиях космоса информационные технологии служат средством системного анализа и исследования системы космического пространства