На главную страницу
Форум txt.version   



Статья :: Цифровой журнал Компьютерра № 79 : Коллектив Авторов

Оглавление Статьи

После шаттла: космические амбиции Китая Автор: Юрий Ильин

SNIPER: светлое будущее кремниевой нанофотоники Автор: Евгений Лебеденко, Mobi.ru

После шаттла: удастся ли реализовать программу МАКС? Автор: Юрий Ильин

Как взламывают мобильные платформы: взгляд экспертов Автор: Андрей Письменный

Интервью

Александр Симонов (СО РАН) о топливных элементах Автор: Алла Аршинова

Терралаб

По щучьему веленью: компьютер за рулём Автор: Олег Нечай

StructureSynth: сыграйте мне про архитектуру Автор: Радий Фиш

Альтернативные браузеры для iOS Автор: Андрей Федив

Колумнисты

Кафедра Ваннаха: Хеширование знаний Автор: Ваннах Михаил

Василий Щепетнёв: История попаданца Автор: Василий Щепетнев

Кафедра Ваннаха: Гауссиана, образование, социум Автор: Ваннах Михаил

Дмитрий Шабанов: Планетарный кофе Автор: Дмитрий Шабанов

Василий Щепетнёв: Попаданец в чистилище Автор: Василий Щепетнев

Кивино гнездо: Для всех и даром Автор: Киви Берд

Кафедра Ваннаха: Забытый футуролог Автор: Ваннах Михаил

Голубятня-Онлайн

Голубятня: Анонс публикаций Автор: Сергей Голубицкий

Голубятня: Агора №27 Автор: Сергей Голубицкий

Голубятня: Анбоксинг iBasso D4 «Mamba» Автор: Сергей Голубицкий

Статьи

После шаттла: космические амбиции Китая

Юрий Ильин

Опубликовано 25 июля 2011 года

Продолжение. Первую часть читайте здесь.

Соединённые штаты и Россия, конечно, лидеры космической гонки, но отнюдь не монополисты в этой области. Как минимум, нарастающую в своей серьёзности конкуренцию составляют уже и Европа, активно разрабатывающая свои ракеты-носители и орбитальные корабли, и Китай, заявляющие колоссальные амбиции в области освоения космоса.

О них и пойдёт речь в данном материале.

Китайская народная космическая программа

Как и во многих других сферах, Китай в области освоения космоса ведёт себя весьма напористо, по крайней мере, что касается громких заявлений, то в них нет недостатка. Перманентно обитаемая орбитальная станция, постоянно обитаемая лунная база, которая должна будет стать плацдармом для отправки человека на Марс и к более далёким планетам — все эти далеко идущие планы озвучивались неоднократно на протяжении всего прошлого десятилетия.


Громогласные заявления шли, впрочем, на фоне успешного и, главное, очень быстрого развития гражданской космической программы КНР, запущенной в начале 1990-х. Уже с 1999 года Китай успешно (по крайней мере, по официальным данным) запускает космические корабли серии Шеньчжоу; уже в 2003 году состоялся первый пилотируемый полёт, китайским Юрием Гагариным стал подполковник ВВС КНР Ян Ливей (Yang Liwei), проведший в космосе более 21 часа. Пилотируемый им корабль Шеньчжоу-5 осуществил 14 полных витков вокруг Земли и относительно благополучную посадку во Внутренней Монголии.

Судя по всему (и, в частности, по фотографиям, на которых видно, что у первого китайского космонавта кровоточат губы), посадка была жёсткой. Официально, естественно, эта информация не разглашалась.


Ян Ливей в космос больше не летал. Известно, зато, что в 2008 году он был произведён в ранг генерал-майора.

Что же касается кораблей «Шеньчжоу», то внешне они сильно напоминают советские и российские «Союзы», однако есть и более чем существенные различия. Руководители китайской космической программы, впрочем, категорически отрицали и отрицают, что «Шеньчжоу» именно что скопирован с «Союзов»: дескать, да, у русских мы много чему научились, но наши корабли удобнее и имеют более широкую функциональность.

«Шеньчжоу» состоит из трёх модулей — переднего орбитального, у которого имеются свои солнечные батареи и двигатели, так что он способен к длительному автономному полёту. В ходе испытаний, когда на орбиту отправлялись непилотируемые корабли, орбитальные модули функционировали потом ещё полгода.

Посередине располагается возвращаемая капсула — единственная часть корабля, которая возвращается на Землю. Далее следует сервисный модуль, в котором располагаются основные запасы топлива и энергосистемы.

Общая длина аппарата составляет 9,25 метра, диаметр 2,8 метра, общая масса — 7840 кг.


На орбиту «Шеньчжоу» выводятся с помощью собственных китайских ракет-носителей «Чан-чжен» («Великий поход»). На данный момент активно используются ракеты четвёртого поколения, однако разрабатываются уже пятое, шестое и седьмое поколение этих ракет. Что и не удивительно, учитывая, сколько у Китая космических планов и амбиций.

Помимо прочего, это — собственная орбитальная станция, строительство которой должно будет начаться уже в этом году с запуском автоматической орбитальной лаборатории «Тяньгун-1» и стыковкой с ней непилотируемого «Шеньчжоу-8», запуск которого запланирован на октябрь 2011 года.

В 2012 году Китай планирует запустить два пилотируемых корабля — «Шеньчжоу-9» и «Шеньчжоу-10», которые также должны будут состыковаться с «Тяньгуном». В конечном счёте планируется создание станции, по своим размерам не превосходящей советский «Мир».

Что касается лунной станции, то официально существование этой программы к настоящему моменту ещё не подтверждено, однако имеется масса публичных высказываний чиновников и представителей научного сообщества Поднебесной, из которых вывод можно сделать только один: программа существует и развивается.

Собственно говоря, в 2007 году Китай успешно отправил на орбиту Луны зонд «Чанъэ-1». В 2008 году по государственному телевидению был показан будущий луноход, для определения места высадки которого в 2010 к Луне отправился зонд «Чанъэ-2».

В 2013 году ожидается запуск и самого лунохода.

Ну, а в 2011 году должен стартовать один любопытный совместный российско-китайский проект, в рамках которого на орбиту Марса и к его спутнику Фобосу будут доставлены маленький китайский спутник «Инхо-1» и 13-тонная станция «Фобос-Грунт», основной задачей которой станет доставка на Землю образцов грунта естественного спутника Марса.

Помимо этого планируются исследования окружающей среды плазмы и магнитного поля Марса, его ионосферы, наблюдение песчаных бурь и т.д.

Запуск многократно откладывался, однако пока дата старта экспедиции 11 ноября 2011 года выглядит как окончательная.

Что интересно, Китай, судя по всему, не намеревается останавливаться на освоении Марса: один из конструкторов «Шеньчжоу» в интервью 2006 года обмолвился, как будто случайно, что Китай намеревается отправить человека к Марсу и Сатурну. Может быть, оговорился, а может — и нет.

Корабль многоразового использования?

Судя по всему, у Китая ведутся и свои разработки и в этом направлении. В 2007 году мир облетела фотография, сделанная, как потом выяснилось, ещё в 2005 году: небольшой аппарат крайне характерной раскраски, свисающий с подбрюшья стратегического бомбардировщика H6. Сейчас известно, что этот аппарат имеет название «Шеньлун» («Божественный дракон»).


Чёрно-белый «окрас» чётко указывал на наличие теплозащитного покрытия, предназначенного для защиты аппарата при вхождении в плотные слои атмосферы.

В начале этого появились — в весьма сомнительных, правда, источниках — слухи о том, что у Китая уже готов свой ответ на американский Boeing X-37B, полностью автоматический корабль многоразового использования, используемый США «исключительно в научных целях». Якобы какие-то заштатные СМИ Китая процитировали заявления крупного местного чиновника, их материалы были посечены цензурой, но успели попасть на некий англоязычный сайт.

Насколько это всё правда, никто не знает: если о своих достижениях в рамках программы «Шеньчжоу» Китай оповещает весь мир вполне охотно, то о проекте «Шеньлун» и связанных с ним известно крайне мало. Что и не удивительно, учитывая его очевидное двойное назначение.

Продолжение следует.


К оглавлению

SNIPER: светлое будущее кремниевой нанофотоники

Евгений Лебеденко, Mobi.ru

Опубликовано 28 июля 2011 года

Глядя на недавний анонс «железных» новинок от Apple, так и хочется сказать, что новые технологии словно тропическая зелень: ещё вчера был маленький чахлый побег, а сегодня уже мощная лиана, глубоко пустившая корни и крепко охватившая своими побегами рыночный ствол вычислительной техники.

Появление первых «маков» с интерфейсом Thunderbolt было воспринято с любопытством, но не более того. Также в своё время рынок смотрел на диковинный порт FireWire в ноутбуках Apple PowerBook 3G.

Последовавшее за этим включение Thunderbolt, совмещённого с Display Port, практически во всю вычислительную технику Apple заставило производителей периферии серьёзно задуматься о поддержке этой технологии. Благо новый контроллер, разработанный компанией Intel, одновременно поддерживает и «удар грома», и спецификацию USB 3.0. И если с последним интерфейсом всё ясно, то вот Thunderbolt полон загадок. Каких?

Ну, например, из серии «Что в имени тебе моём?». Ведь Thunderbolt — это рыночное наименование исследовательской технологии Intel Light Peak, где ключевым словом является light — свет. Те десять гигабит в секунду, которые сейчас предлагает потребителю Thunderbolt, передавая данные по медным проводам на расстояние до трёх метров, — воистину цветочки в сравнении с пятьюдесятью гигабитами в секунду, которые Light Peak обеспечивает по оптическому кабелю на сотню метров.

Появление оптического варианта Thunderbolt — дело недалёкого будущего. Будущего, в котором, наряду с привычной нам микроэлектроникой, помогать обрабатывать данные начнёт «царица света» — фотоника.

О том, как в Intel используют фотонику в технологии высокоскоростного обмена данными Silicon Photonics Link, можно прочесть в статье "Скачать за секунду: достижения кремниевой фотоники".


Решения Intel на базе кремниевой фотоники обеспечат пятьдесят гигабит в секунду пропускной способности интерфейса компьютера с периферией

Пришло время посмотреть на компоненты систем на основе кремниевой фотоники детальнее. Систем, потому что решения Intel — далеко не единственные. И, что самое главное, сегодня это уже не просто лабораторные экзерсисы. Кремниевая фотоника обзавелась всеми необходимыми возможностями и вполне готова плодотворно сотрудничать с имеющимися микроэлектронными решениями.

Примером такого сотрудничества может служить герой нынешнего материала — проект компании IBM с метким названием SNIPER (Silicon Nano-Scale Integrated Photonic and Electronic Transceiver).

Фотоника. Кирпичики технологии

Способна ли фотоника полностью заменить электронику в микросхемотехнике? Наверное, нет. Распространение света основывается на законах оптики, что вносит существенные ограничения в разработку таких базовых компонентов, как транзисторы, конденсаторы и диоды. Нет, попытки разработать оптические аналоги транзистора предпринимались достаточно давно, да и сегодня они не прекращаются. Только вот составить конкуренцию отработанной технологии КМОП они не могут.


Схема фотонного транзистора была предложена ещё в восьмидесятых годах прошлого столетия

В чём фотоника действительно преуспевает, так это в реализации высокоскоростных каналов, связывающих компоненты цифровых схем. То есть в тех местах, где электроника начинает всё активнее буксовать. Увеличение степени интеграции компонентов микросхем сказывается на размерах соединяющих их металлических проводников. С переходом на двадцатидвухнанометровый технологический процесс производства КМОП инженеры столкнулись с проблемой переходных явлений в миниатюрных медных шинах. Явления эти способны легко привести к ошибкам в работе сложного вычислительного комплекса, плотно упакованного в кремниевый чип.

Использование фотоники в качестве коммуникационной среды микросхем позволяет технологам одновременно избавить новые чипы от влияния переходных процессов в медных проводниках и существенно снизить нагрев микросхемы. В отличие от непродуктивно превращающих свою энергию в тепло электронов, фотоны, продвигаясь по оптическому проводнику, совершенно не рассеивают тепло.

Итак, компромиссным решением является комбинация электроники и фотоники. За электроникой остаётся основа цифровой схемотехники, а фотоника берёт на себя роль универсальной проводящей среды.

Что же для такой среды нужно? В первую очередь источник фотонов — лазер. Далее — проводящая среда, по которой фотоны смогут распространяться внутри микросхем, — волноводы. Чтобы нули и единицы, сформированные электронными компонентами, превратились в световой поток, и для обратного преобразования потребуются модуляторы и демодуляторы, но, конечно же, не простые, а оптические.

Ну и, чтобы добиться высокой пропускной способности, необходимой каналам нынешних интегральных микросхем, потребуются мультиплексоры и демультиплексоры (тоже, конечно, оптические). Причём все эти компоненты необходимо реализовать на той же самой кремниевой базе, которая используется и для технологии КМОП.

Разработка этих «кирпичиков» — путь, которым шла кремниевая фотоника последние двадцать лет. За это время была предложена масса уникальных решений, которые и явились той самой «суммой технологий», позволяющей фотонике перейти на качественно новый уровень. Уровень интегрированных оптико-электронных схем.

Кремниевые лазеры

Вообще-то словосочетание «кремниевый лазер» — это оксюморон. Являясь так называемым непрямозонным полупроводником, кремний совершенно не способен излучать свет. Вот почему в оптоволоконных телекоммуникациях используются решения на основе других (прямозонных) полупроводников, например арсенида галлия. При этом кремний отлично подходит для создания волноводов и детектирования оптических сигналов в электрические.


Так в чём же проблема? Можно использовать внешний по отношению к кремниевой схеме лазер или же разработать гибридную схему на основе кремния и, например, того же арсенида галлия. Но ни то ни другое решение нельзя считать эффективным. В случае использования внешнего лазера (а в современных волоконно-оптических системах макроуровня так и делается) на микроуровне практически невозможно точно откалибровать луч по отношению к волноводу нанометровых размеров. Включение же арсенида галлия в технологический процесс производства чипов КМОП потерпело неудачу. Слишком разные условия для производства нужны этим двум полупроводникам.

Так что же, кремниевому лазеру никогда не увидеть (точнее, не испустить) свет? Конечно же, нет. Кремний можно заставить светить, если применить различные хитрости. Например, легировать его материалом, который будет испускать фотоны за кремний. Или так изменить структуру самого кремния, что он вынужден будет засветиться. Третий способ — применить комбинационное рассеяние света (его ещё называют рамановским), временно превращающее кремний в практически прямозонный полупроводник.


Один из способов заставить кремний светиться — создать пористую кремниевую структуру
Схема и микрофотография лазера на основе рамановского рассеяния

В настоящее время наибольших успехов учёные добились в области технологий легирования кремния. Самая известная реализация кремниевого лазера непрерывного действия на их основе — лазер, разработанный компанией Intel совместно с Калифорнийским университетом Санта-Барбары. Учёным удалось с помощью окиси «приклеить» прямозонный полупроводник фосфид индия к кремниевому волноводу. Толщина «клея» при этом составляет всего 25 атомов. Создавая разность потенциалов между кремнием и фосфидом индия (это называется «электрическая накачка»), они добились формирования фотонов, которые через «клей» проникают в кремниевый волновод.


Схема схема гибридного кремниевого лазера непрерывного действия

На основе такой схемы создаются варианты гибридного кремниевого лазера с разной длиной волны (инфракрасного диапазона, прозрачного для кремния), что позволяет реализовать многоканальную коммуникационную систему.

Кремниевые модуляторы

Испускаемый кремниевым лазером поток фотонов можно представить как несущую частоту, которую требуется модулировать двоичным сигналом.

Оптические модуляторы считались невозможными до тех пор, пока учёные не решили использовать явление интерференции света. В общем виде модулированный оптический сигнал можно получить путём интерференции опорного пучка света и пучка, прошедшего через материал, изменяющий показатель преломления под воздействием электрического тока (так называемый электрооптический эффект). К сожалению, кремний и здесь подкачал — его симметричная кристаллическая решётка не позволяет реализовать электрооптический эффект. На помощь вновь пришло легирование.

Учёные раздвоили кремниевый волновод и нарастили на одном из его плеч слой нитрида кремния, который растянул кристаллическую решётку кремния. Приложение к этому участку напряжения приводит к преломлению света в этом плече волновода. При этом в другом плече этот же поток распространяется без искажения.


Микрофотография участка плеча преломления света в модуляторе Маха-Цендера
Реализация всего модулятора Маха-Цендера и его варианты.

Объединение этих потоков на выходе приводит к их интерференции, при этом выходной поток будет модулироваться приложением напряжения к плечу волновода с нитридом кремния. Изобретать велосипед учёным не пришлось. Подобный эффект широко применяется в интерферометрах Маха-Цендера. Поэтому кремниевые модуляторы и демодуляторы назвали точно так же.

Кремниевые мультиплексоры

Множество модулированных световых потоков от множества лазеров с разной длиной волны может существенно повысить пропускную способность коммуникационного канала за счёт распараллеливания передачи данных. Но как это множество потоков объединить в один? Да ещё и таким образом, чтобы на выходе полученный суммарный поток снова можно было разделить. Здесь на помощь придут мультиплексоры. Оптические, естественно.


Идея оптического мультиплексора на основе массива волноводов (AWG)
Микрофотография AWG-мультиплексора
Оптический мультиплексор на основе каскада модуляторов Маха-Цендера

В настоящее время предложена технология микроминиатюрного мультиплексирования света путём его спектрального уплотнения (WDM — Wavelengths Division Multiplexing). Чаще всего для её реализации используют дифракционную структуру на основе массива волноводов и зеркал (AWG — Arrayed Waveguide Grating), в которой каждый пучок света движется по собственному волноводу, искривлённому в соответствии с его длиной волны. Смыкаясь, эти волноводы и дают результирующий спектрально-уплотнённый поток. Другим распространённым решением является использование каскада уже известных нам модулятров Маха-Цендера.

IBM SNIPER. Кремниевый терабит

Решения в области кремниевой фотоники, предложенные компанией Intel, направлены на продвижение фотонных технологий в области интерфейсов периферийных устройств. Ближайшей коммерческой перспективой является пятидесятигигабитный оптический вариант интерфейса Thunderbolt (возможно, к моменту промышленной реализации его назовут по-другому). В более отдалённой перспективе Intel рассматривает увеличение пропускной способности до двухсот гигабит в секунду. Сказать, что это быстро, значит не сказать ничего: например, содержимое диска DVD при такой скорости может быть передано за одну секунду.

Точно такую же цель поставила перед собой лаборатория IBM Research. Поставила и добилась! Правда, использовать свой терабит IBM планирует не в коммуникационных интерфейсах, а в высокоскоростных шинах, соединяющих ядра многоядерного процессора.


Межядерная коммуникация на основе кремниевой фотоники
Идея проекта SNIPER от IBM Research (синим цветом показана фотонная часть схемы)

Проект SNIPER является практической реализацией идеи нанофотоники, использующей рассмотренные выше «строительные блоки» для создания фотонной коммуникационной сети. Эта фотонная сеть интегрирована поверх многослойного «пирога» системы на чипе, включающем многопроцессорный модуль и модуль оперативной памяти. Имея выходы наружу, такая сеть обеспечивает подключение этой системы на чипе к высокоскоростной оптической шине данных, соединяющей процессор с периферией. Внутренняя же волноводная разводка обеспечивает маршрутизацию данных между ядрами процессорного модуля.


Шестиканальный фотонный модуль проекта SNIPER

В настоящее время проект SNIPER может похвастаться реализацией шестиканального модуля фотонного приёмо-передатчика, использующего гибридные кремниевые лазеры, модуляторы Маха-Цендера и мультиплексор на основе массива волноводов. Пропускная способность каждого канала этого приёмо-передатчика составляет двадцать гигабит в секунду. На подложке размером 25 квадратных миллиметров реализовано пятьдесят таких каналов, что обеспечивает тот самый терабит пропускной способности.


Фотонный чип проекта SNIPER, обеспечивающий терабитную пропускную способность

Что самое главное, SNIPER — уже не исследовательский проект. Библиотеки всех элементов фотоники для кремниевой литографии отработаны для производственного цикла. Как и методика их интеграции с КМОП-логикой системы на чипе.

Где в первую очередь будет применяться это решение? Конечно же, в суперкомпьютерных системах и датацентрах облачных вычислений. Там, где вычислительная мощность электронных схем больше всего нуждается в обмене данными со скоростью света.

Однако можно быть уверенным, что экспансия кремниевой фотоники в потребительскую вычислительную технику не за горами. Начнётся всё с интерфейсов подключения периферии, а там, глядишь, и шины для мультиядерных решений подтянутся, превратив скучный кремний внутри наших процессоров в сверкающий всеми цветами спектра магический кристалл.


К оглавлению

После шаттла: удастся ли реализовать программу МАКС?

Юрий Ильин

Опубликовано 29 июля 2011 года

Продолжение. Первую часть читайте здесь.

Данная статья будет, вероятно, несколько выбиваться из общей канвы, поскольку здесь мы расскажем не столько о том, что происходит и будет происходить «после шаттла», а о том, что уже было, причём довольно давно. Суть в том, что проекты, начатые ещё в 1960-е, при определённых условиях (и, видимо, переменах) вполне могут через какое-то время «выстрелить», хотя, конечно, главного действующего лица, стоявшего за основными советскими проектами кораблей многоразового использования, уже нет в живых.

Пожалуй, тут надо начать с имени: Глеб Евгеньевич Лозино-Лозинский. Советский, потом российский авиаконструктор, главный конструктор московского машиностроительного завода «Зенит», генеральный директор и главный конструктор НПО «Молния».

Того самого НПО, которое в итоге и произвело на свет к настоящему моменту единственный и неповторимый "советский «шаттл» — космический корабль многоразового использования «Буран».


Г.Е. Лозино-Лозинский, фото warheroes.ru.

Г.Е. Лозино-Лозинский, покинувший этот мир в 2001 году, специалистам, да и не им одним, известен отнюдь не только как "отец «Бурана»: с 1942 года он работал в ОКБ А.И. Микояна, непосредственно участвовал в разработках таких истребителей, как МиГ-19, МиГ-21, МиГ-29, и был главным конструктором сверхзвукового перехватчика, ставшего впоследствии известным миру как МиГ-31.

Главным проектом своей жизни, однако, Лозино-Лозинский всегда называл проект «Спираль» — проект многоразового космического челнока (двойного назначения), взлетающего с борта специального гиперзвукового самолёта. Реализовать этот проект в изначальном виде до конца не удалось, однако необходимые исследования и испытания Лозино-Лозинский продолжал проводить даже после того, как «Спираль» была партийным решением прикрыта.

Незадолго до смерти в одном телеинтервью Лозино-Лозинский откровенно заявил, что реализация «Бурана» позволила ему «не совсем даже законными методами провести важные испытания другой космической системы». Речь шла уже о логическом продолжении закрытой «Спирали» — проекте МАКС.

Начало и конец «Спирали»

В 1960-е годы руководства США и СССР готовились к возможному ведению военных действий в космическом пространстве. По большому счёту, и сама космонавтика-то представляла собой побочный продукт военных разработок: ракеты-носители могут человека в космос отправить, а могут и несколько килотонн на Вашингтон или Москву уронить.

Как бы там ни было, а космос вполне рассматривался как плацдарм будущего, и соответственно и у США, и у России имелись свои проекты по созданию «космопланов» (орбитальных самолётов): X-15 в США — и проект «Спираль» в СССР.

"Спиралью" начинало заниматься ОКБ-155 А.И. Микояна. Спустя годы Г.Е. Лозино-Лозинский рассказывал: "...в 65-м году, не помню уж в каком месяце, меня пригласил к себе Артём Иванович Микоян и сказал, что нашему КБ поручено создать многоразовый самолёт, который выводился бы в космос, стартуя с самолёта-разгонщика.

"Думаю назначить тебя главным конструктором, — сказал Микоян, — ну как, возьмёшься за такую работу?" Разумеется, я не мог отказаться..."

В 1964-1965 годах специалисты НИИ-30 ВВС СССР разработали концепцию создания принципиально новой авиационно-космической системы, которая наиболее рационально совмещала в себе идеи самолёта, ракетоплана и космического аппарата и выполняла бы все вышеуказанные требования. Система должна была состоять из пилотируемого многоразового орбитального самолёта, его одноразового (на первых порах) ракетного ускорителя и многоразового пилотируемого самолёта-разгонщика. Таким образом, из трёх компонентов системы терялся бы только ракетный ускоритель; остальные компоненты системы были возвращаемыми. В дальнейшем планировалось сделать многоразовым и разгонный модуль.


Система «Спираль»: разгонный самолёт (Wikipedia.org).

Коллектив ОКБ-155 А.И. Микояна летом 1966 года принялся за разработку воздушно-орбитального самолёта, который стартовал бы с другого самолёта и позволял реализовать принципиально новые свойства для средств выведения военных нагрузок в космос. В их числе — вывод на орбиту полезного груза, составляющего по весу 9 процентов и более от взлётного веса системы, уменьшение стоимости вывода на орбиту одного килограмма полезного груза в 3-3,5 раза по сравнению с ракетными комплексами на тех же компонентах топлива; вывод космических аппаратов в широком диапазоне направлений и возможность быстрого перенацеливания старта со сменой необходимого параллакса за счёт самолётной дальности, быстрый вывод боевого орбитального самолёта в любую точку земного шара и др.

Понятно, что и самолёт-разгонщик, и ОС (орбитальный самолёт) могли перебазироваться самостоятельно; орбитальный самолёт должен был иметь возможность маневрировать не только в космосе, но и на этапе спуска и посадки и садиться даже в сложных метеоусловиях.

В 1966 году была начата разработка эскизного проекта и одновременно было принято решение о постройке аналога так называемого «изделия 105.11» — аналога будущего ВОС (воздушно-орбитального самолёта), который теперь более-менее известен как ЭПОС и МиГ-105.11. Это был ещё дозвуковой самолёт; в дальнейшем планировалось создание ещё двух машин, которые могли уже разгоняться до сверхзвуковой и гиперзвуковой скоростей.


Изделие 105.11 (Wikipedia.org).

Изделие 105 имело весьма оригинальный облик: в отличие от спускаемых аппаратов космических кораблей — «самолётная» компоновка; треугольное крыло, плоскодонная форма и сильно вздёрнутый нос, за который изделие прозвали «Лапоть». Такая геометрия носовой части существенно снижала нагрев остальной части корпуса при входе в атмосферу и была использована затем NASA в проекте HL-20 уже в 1980-х годах.

Необходимо также отметить, что в рамках «Спирали» разрабатывались многие технологии, использованные потом при конструировании «Бурана», включая теплоизоляционные материалы.

В целом будущий ВОС должен был иметь длину 8 метров и размах крыльев 7,4 метра; общая масса — 10 тонн. Двигательная установка состояла из жидкостного ракетного двигателя (ЖРД) для орбитального маневрирования, двух аварийных тормозных ЖРД с вытеснительной системой подачи компонентов топлива на сжатом гелии, блока ориентации, состоящего из 6 двигателей грубой ориентации и 10 двигателей точной ориентации, а также турбореактивного двигателя для полёта на дозвуковых скоростях и посадке, работающего на керосине, — «обычный» самолётный двигатель.

Предусматривалась и возможность экстренной эвакуации пилота: отделяемая кабина в виде капсулы была снабжена собственными пороховыми двигателями для отстрела от самолёта на всех этапах его движения — от старта до посадки, а также управляющими двигателями для входа в плотные слои атмосферы.

Ещё интереснее мог бы выглядеть разгонный самолёт: 38-метровая 52-тонная махина, по своей форме отдалённо напоминающая «Конкорд» (которых тогда ещё не существовало), разгоняясь до 6 скоростей звука и подымаясь на высоту 28-30 км, выстреливала со спины космопланом с дополнительным разгонным модулем...

Но высшее руководство страны решило «зарезать» все эти разработки: партийных лидеров интересовала больше «лунная гонка» с американцами, секретарь ЦК КПСС Д. Устинов, курировавший оборонную промышленность, весьма активно ратовал за ракеты (а не за космопланы с авиационными запусками), и в итоге министр обороны А. Гречко, ознакомившись с проектом «Спираль», объявил: «Фантазиями мы заниматься не будем!»

Говорят, Лозино-Лозинский был государственником до мозга костей; естественно, он ничего не мог сделать (и не стал бы пытаться), чтобы спасти официальную программу «Спираль» от закрытия...

...Вместо этого он и его сотрудники продолжали разработки по собственному почину — втайне от руководства страны.

«Буран» и МАКС

Необходимо отметить, что параллельно разработкам вышеупомянутого ЭПОС разрабатывались и активно испытывались так называемые БОР — беспилотные орбитальные ракетопланы.

Первый из них — «БОР-1» представлял собой вообще деревянный макет, обвешанный оборудованием. Его запустили ещё в 1969 году на ракете-носителе «Космос-2» на высоту 100 км, и он, понятное дело, сгорел в атмосфере при спуске. Тем не менее были получены очень ценные данные телеметрии о возможности устойчивого управляемого спуска несущего корпуса выбранной формы — той самой, «лапотной».

Последний из «БОРов», построенных в рамках непосредственно программы «Спираль», «БОР-3» стартовал 11 июля 1974 года. Экспериментальная программа была выполнена полностью, нормально сработала система спасения модели, однако вследствие повреждения купола основного парашюта, вызванного попаданием на него остатков окислителя после выработки горючего, приземление произошло с высокой скоростью, вследствие чего модель разрушилась.

Государственная поддержка «Спирали» начала активно сокращаться с первой половины 1970-х, однако в 1976 году, когда было принято решение начать работы по программе «Буран», создаётся НПО «Молния», которому и препоручаются основные разработки «Бурана». Возглавляет НПО не кто иной как Е.Г. Лозино-Лозинский.

НПО «Молния» выступает с предложением изготовить новый корабль многоразового использования по схеме орбитального самолёта. НПО «Энергия» категорически настояло на использование компоновки, близкой к «Шаттлу», — с ракетой-носителем. Лозино-Лозинского это раздражало, тем не менее он взялся за проект, поскольку параллельно имел возможность продолжать работы по «Спирали», реализованной впоследствии уже как программа «МАКС».

В частности, аппараты серии «БОР-4», с одной стороны, использовались, как испытательные стенды теплозащитного покрытия для будущего «Бурана», а с другой — как аналоги уже боевых орбитальных самолётов. Возвращаясь к началу, стоит напомнить, что это «параллельное» программе «Буран» направление Лозино-Лозинский вёл не вполне официально.

Испытания «БОР-4», надо сказать, проходили под крайне пристальным вниманием «недружественных стран»; в частности, каждый раз, когда «БОР-4» приводнялся в Индийском океане, за процессом его эвакуации наблюдали ВМС Австралии — в том числе разведывательная авиация. Как минимум дважды беспилотным орбитальным самолётам Лозино-Лозинского пришлось оказываться главными героями «фотосессий», так что в итоге фотографии попали в иностранную прессу (не говоря уж об иностранных разведках и исследовательских организациях) и было решено в дальнейшем сажать «БОР-4» в Чёрном море.


БОР-4 (Wikipedia.org).

В целом многочисленные достижения и наработки программы «Спираль» значительно ускорили процесс создания «Бурана».

И что, возможно, важнее для российского космоса, Лозино-Лозинскому удалось параллельно довести до готового состояния проект МАКС — Многоцелевую авиационно-космическую систему.

МАКС в его нынешнем — проектном — виде представляет собой двухступенчатый комплекс воздушного старта, состоящий из самолёта-носителя (украинского Ан-225 «Мрия»), на котором устанавливается орбитальный самолёт в пилотируемом или беспилотном варианте с внешним топливным баком, заполненным криогенными компонентами топлива.

Система базируется на обычных аэродромах 1 класса, дооборудованных необходимыми для МАКС средствами заправки компонентами топлива, наземного технического и посадочного комплекса и вписывается, в основном, в существующие средства наземного комплекса управления космическими системами. То есть необходимости в специализированных космодромах просто нету.


Орбитальный самолёт системы МАКС с внешним топливным баком. Вся эта конструкция крепится на АН-225 или его специализированный вариант АН-325 (Wikipedia.org).

Основные элементы системы МАКС выполнены в многоразовом исполнении — кроме, правда, внешнего топливного бака и блока выведения.

Заявлен целый ряд преимуществ по сравнению с прежними (теперь уже прежними) аналогами — американским «шаттлом» и советским «Бураном»: стоимость вывода полезных грузов на орбиту из расчёта на килограмм в 12-15 раз ниже; оперативность применения (запустить всю эту этажерку, как ни крути, проще, чем ракету-носитель с «Союзом»), более высокая экологическая чистота — сбрасывается только один компонент, топливо нетоксично, в отличие от типичного ракетного.

Но — мы живём в России. Здесь доброй традицией является пренебрежение более совершенными и перспективными проектами и поддержка менее совершенных. Причины всегда разные (политические или финансовые подковёрные сражения, нужные личные знакомства, коррупция, банальная глупость или чиновничье самодурство), зато результаты одни и те же.

В 1970-е «Спираль» была объявлена министром обороны Гречко «фантазиями» и «фантастикой».

В середине 2000-х программа МАКС принимала участие в конкурсе на проект пилотируемого космического корабля нового поколения, проводимого Роскосмосом в соответствии с федеральной космической программой в рамках темы «Клипер». Предполагалось создание многоразового пилотируемого корабля нового поколения, преимущественно гражданской, судя по описанию, направленности.

В конкурсе участвовали НПО «Молния» с проектом МАКС, ГКНПЦ им. Хруничева с проектом пилотируемого транспортного корабля и РКК «Энергия» со своим проектом «Клипер». Собственно, под этот проект конкурс и проводился. Само участие «Молнии» спутало все карты организаторам, расчитывавшим, что конкурс будет внутриведомственным. Потом начались «звёздные войны под ковром», закончившиеся отменой конкурса. Все проекты были отклонены, причём в обосновании этого решения к проекту МАКС было только одно техническое замечание: дескать, самолёт-носитель иностранного производства.

Это притом, что на состоявшемся в ноябре 1994 года в Брюсселе Всемирном салоне изобретений, научных исследований и промышленных инноваций «Брюссель-Эврика-94» программа МАКС получила золотую медаль (с отличием) и специальный приз премьер-министра Бельгии, к тому же программа имеет множество крайне лестных отзывов от европейских специалистов в аэрокосмической области.

В сухом остатке: Россия буквально «сидит» на готовой передовой технологии многоразового использования, которая существенно дешевле прежних, экономнее в плане расходов на запуски и менее опасна в экологическом плане; которая не требует специального космодрома, которая позволяет осуществлять от 30 до 80 вылетов в год.

Но «Роскосмос» объявляет эпоху «Союзов». «Фантазиями» у нас заниматься не принято.

При подготовке статьи использовались материалы сайта Buran.ru — «Энциклопедия крылатого космоса».

Продолжение следует.


К оглавлению

Как взламывают мобильные платформы: взгляд экспертов

Андрей Письменный

Опубликовано 29 июля 2011 года

Став, по сути, настоящими компьютерами, мобильные телефоны унаследовали и многие беды, свойственные ПК. Одна из них — возможность несанкционированного доступа к личным данным и возможностям устройства. К сожалению, полностью защититься от этих бед не помогает ничто, ведь зачастую пользователи сами открывают вредоносным программам доступ к своим телефонам.

В начале июля 2011 года «Лаборатория Касперского» организовала для журналистов и блоггеров экспедицию в город Козьмодемьянск, в рамках которой прошла конференция по проблемам безопасности. Одна из наиболее интересных секций была посвящена мобильным платформам. На ней сотрудники «Лаборатории Касперского» и приглашённые эксперты рассказали о том, какие напасти угрожают обладателям мобильных телефонов и что можно сделать для самозащиты.

Самый простой и понятный каждому способ утечки личных данных — вместе с потерянным или украденным телефоном. Пропажа устройства может оказаться лишь первой из бед — если в нём были сохранены ценные данные, вроде паролей от различных сервисов или банковских систем, они с лёгкостью могут оказаться в руках злоумышленников.

Рассказывая о кражах, в «Лаборатории Касперского» явно намекают на возможность продукта Kaspersky Mobile Security дистанционно блокировать или стирать данные в телефоне. Присутствовавший сотрудник HTC сообщил о запуске такого же сервиса для телефонов, производимых компанией. Что до обладателей продуктов Apple, то они могут аналогичным способом защитить свои гаджеты при помощи официальной утилиты Find my iPhone.

Мошеннические SMS-рассылки — ещё один бич мобильных платформ. В качестве свежего примера был приведён вирус Katya, появившийся в начале 2011 года. Он рассылал SMS от лица некой Кати, где предлагалось получить по MMS «подарок». Как можно догадаться, не слишком приятный.

Как только пользователь соглашается получить MMS, ему на телефон приходит файл .jar — приложение для Java. Если мобильник поддерживает платформу J2ME, на экране появляется часть фотографии «Кати» и кнопка «посмотреть дальше». Следом приходит ещё часть картинки и та же кнопка. Так повторяется несколько раз, после чего на том же месте возникает кнопка «послать MMS». Многие пользователи нажимают на неё просто по инерции. По сути, Katya нельзя называть вирусом: он не использует никаких прорех в безопасности — лишь социальный инжиниринг.

Ещё один популярный вариант проникновения всякой пакости в телефоны — через мошеннические программы. Наиболее распространена эта напасть именно в России — здесь почему-то особенно охотно скачивают подделки. Когда новоявленному российскому пользователю предлагают «электронные сигареты в архиве RAR», поддельный архиватор для мобильного телефона или ещё какую-нибудь ерунду, он не может пересилить любопытство и скачивает программу, а затем добровольно даёт ей доступ ко возможным ресурсам. Увы, никакой антивирус не может запретить неопытному пользователю кликнуть на ссылку «УЖАС, ШОК, СКАЧАТЬ НЕМЕДЛЕННО».

История развития смартфонных вирусов оказалась вполне похожа на историю вирусов компьютерных, но, по словам сотрудников «ЛК», события разворачиваются куда быстрее. В авангарде этого развития — вирусы для среды исполнения J2ME, на неё приходится аж 84 процента вредоносных программ. Следом за ней с большим отставанием — Symbian, Windows Mobile и Android. Что самое интересное, большинство заражаемых телефонов — вовсе не смартфоны, а обычные трубки, умеющие исполнять программы на Java. И неудивительно — по распространённости они пока обгоняют своих более продвинутых собратьев.

Вредоносные программы для мобильных телефонов появились ещё в 2006 году — первой из них был RedBrowser, предлагавший выходить в интернет через SMS. Увы, за немалую цену — каждая SMS обходилась аж в пять долларов. В 2008 году был создан первый троян для Windows Mobile, обещавший снимать видео телефоном без камеры (!) и вместо этого также отправлявший дорогостоящие SMS. Был в истории и троян для Symbian; его автору даже каким-то образом удалось получить сертификат от Nokia. Троян назывался Loposy. В 2010 вирусописатели добрались и до Android — первым трояном для этой ОС стал FakePlayer, выдававший себя за приложение для просмотра порно. 2011 год был отмечен уже упомянутым «вирусом» Katya.

Из смартфонных ОС у авторов вредоносных программ наиболее популярна система Android. Откуда в ней уязвимости? Быть может, прорех в самой системе телефона и нет, зато мошенники находят обходные пути. В первую очередь это магазин приложений, где практически полностью отсутствует модерация и любой разработчик может выложить своё творение. Увы, иногда вредоносное.

Второй способ распространения троянов для Android — ссылки на скачиваемые приложения, которые можно получить от других пользователей (или, скорее всего, с уже заражённых устройств). Была высказана теория о том, что с этой напастью удобнее всего было бы бороться со стороны оператора — тот способен перехватывать сообщения, определять признаки вредоносного кода и блокировать сообщение, оповещать пользователя или даже посылать сигнал софту на телефоне. Однако такой подход кажется достаточно сложным и не охватит все возможные каналы распространения.

iPhone куда лучше защищён от перечисленных мошеннических приёмов. Программы, продаваемые через App Store, проверены в Apple, а софт из других источников ставить просто-напросто запрещено. Однако есть беда и у айфоноводов. Происходит она от собственноручного взлома телефонов пользователями при помощи сторонних утилит.

По утверждению руководителя компании Unreal Mojo (она делает софт для iPhone и Android) Алекса Пацая, так называемый «джейлбрейк» делают 6-7 процентов обладателей смартфонов Apple. Эта цифра кажется небольшой, однако при общей распространённости айфонов может означать, что появляющиеся вместе со взломом прорехи в безопасности будут привлекать определённое внимание вирусописателей. Пацай также сообщил, что самым слабым местом взломанной системы оказывается браузер, тогда как шансов получить заражённую программу из App Store практически нет.

Руководитель информбезопасности Microsoft Россия Андрей Бешков в свою очередь не упустил шанса поиронизировать над «самой защищённой платформой», где для получения вредоносного кода достаточно открыть «правильную» ссылку в веб-браузере (речь о трояне, атаковавшем через дыру в Mobile Safari телефоны, подвергшиеся «джейлбрейку»). На слова о том, что для заражения сперва нужно взломать собственный телефон, представитель Microsoft внимания, видимо, не обратил, чем заставил Алекса Пацая заметно поморщиться.

Далее были с гордостью сказаны слова о настоящей защищённости Windows Phone 7 — каждая программа там работает в своём «контейнере» и имеет свою файловую систему. В iPhone и Android, надо сказать, всё работает точно так же, однако программы для Android при установке могут попросить пользователя о дополнительных привилегиях, что, конечно, открывает лазейку для мошенников.

Также в Microsoft, как и в Apple, будут жёстко контролировать отправляемые в «маркет» программы, что должно исключить возможность попадания туда вредоносных приложений. А в случае, если уязвимости всё же найдутся, в компании обещают прибегнуть и к двум универсальным методам — обучению пользователей и сотрудничеству с правоохранительными органами.

Дмитрий Сюжанин, руководитель информационной безопасности «Вымпелкома», рассказал собравшимся о нелёгком деле борьбы с грабительскими SMS и MMS. «Мы пытаемся всеми силами защитить пользователей», — сообщил он. В компании наблюдают всё больше атак, к тому же сами атаки становятся всё более сложными. В пример был приведён всё тот же вирус Katya, наделавший, по-видимому, немало шума.

На подобные розыгрыши жалуются далеко не все пострадавшие — денег теряется не так много, чтобы проявлять активное недовольство. Зато если лишить мошенников этих денег, то число нарушителей сократится в разы. Можно, к примеру, повышать цену на MMS или пытаться блокировать спамеров. Или, на худой конец, просто учить пользователей не поддаваться на подобные провокации.

Самое уязвимое место в мобильной экосистеме — процесс получения коротких номеров. Существуют партнёрские программы, по которым злоумышленник может получить такой номер, не предоставляя практически никакой личной информации. Сама же программа при умелом подходе может принести злодею десятки миллионов рублей.

Что можно сказать по итогам докладов? Впечатление довольно странное — все перечисленные беды современных телефонов, хоть и относятся к безопасности, не очень-то напоминают типичные компьютерные вирусы. Не было упомянуто ни об одной настоящей уязвимости мобильных платформ — мошеннические программы и черви распространяются в основном за счёт методов, вводящих в заблуждение неопытных пользователей.

Получается, пока что можно уберечь свои данные и деньги на телефонном счёте благодаря одной лишь осторожности. Пользователям Android стоит пристальнее относиться к программам из «Маркета», обладателям iPhone крайне не рекомендуется без лишней нужны взламывать свои телефоны (а если уж взломали, то хотя бы стараться не кликать на подозрительные ссылки), а всем остальным — не поддаваться на провокаторские SMS. Вот в общем-то и все основные премудрости мобильной безопасности.


К оглавлению




Цифровой журнал Компьютерра № 79 : Коллектив Авторов

страницы в данном разделе 
Цифровой журнал Компьютерра № 79 : Коллектив Авторов После шаттла: космические амбиции Китая Юрий Ильин : Коллектив Авторов
SNIPER: светлое будущее кремниевой нанофотоники Евгений Лебеденко, Mobi.ru : Коллектив Авторов После шаттла: удастся ли реализовать программу МАКС?Юрий Ильин : Коллектив Авторов
Как взламывают мобильные платформы: взгляд экспертов Андрей Письменный : Коллектив Авторов Интервью : Коллектив Авторов
Александр Симонов (СО РАН) о топливных элементах Алла Аршинова : Коллектив Авторов Терралаб : Коллектив Авторов
По щучьему веленью: компьютер за рулём Олег Нечай : Коллектив Авторов StructureSynth: сыграйте мне про архитектуруРадий Фиш : Коллектив Авторов
Альтернативные браузеры для iOS Андрей Федив : Коллектив Авторов Колумнисты : Коллектив Авторов
Кафедра Ваннаха: Хеширование знаний Ваннах Михаил : Коллектив Авторов Василий Щепетнёв: История попаданца Василий Щепетнев : Коллектив Авторов
Кафедра Ваннаха: Гауссиана, образование, социум Ваннах Михаил : Коллектив Авторов Дмитрий Шабанов: Планетарный кофе Дмитрий Шабанов : Коллектив Авторов
Василий Щепетнёв: Попаданец в чистилище Василий Щепетнев : Коллектив Авторов Кивино гнездо: Для всех и даром Киви Берд : Коллектив Авторов
Кафедра Ваннаха: Забытый футуролог Ваннах Михаил : Коллектив Авторов Голубятня-Онлайн : Коллектив Авторов
Голубятня: Анонс публикаций Сергей Голубицкий : Коллектив Авторов Голубятня: Агора №27 Сергей Голубицкий : Коллектив Авторов

Разделы
Околокомпьютерная литература (375)
Программирование (102)
Программы (75)
ОС и Сети (49)
Интернет (29)
Аппаратное обеспечение (16)
Базы данных (6)


Microsoft Office Журнал Компьютерра № 32 от 5 сентября 2006 года Журнал Компьютерра № 34 от 18 сентября 2006 года