Открывая тайны океана - Евгений Сузюмов

В середине 1987 г. в центральном и южном районах Атлантики ученые Морской арктической, геологоразведочной экспедиции выполняли комплексную программу по изучению глубинного строения дна океана (проект «Литое») на двух НИС «Профессор Куренцов» и «Геофизик».

С помощью новейших приборов, которыми оснащены эти НИС, изучались глубинные структуры пород, слагающих океаническое дно. Ученые-геофизики поставили перед собой цель собрать данные для создания трехмерной модели земной коры, покрытой водами океана. Создание такой модели поможет объяснить природу движения материковых плит и облегчит поиск новых месторождений полезных ископаемых. Замыслы дерзновенные, но ученые-геофизики и морские геологи полны желания и надежды их успешно свершить.

Глава IV

ЭВМ и тайны океана

И вблизи, и вдали все вода, да вода, -

Плыть в широтах любых нам, вздыхая о ком-то.

Ах, питомцы Земли, как мы рады, когда

На локаторе вспыхнет мерцающий контур.

Над крутыми волнами в ненастные дни,

И в тропический штиль, и в полярном тумане

Нас своими огнями все манят они,

Острова в океане, острова в океане…

В несено в книгу рекордов Гиннеса

24 января 1981 г. был поднят флаг СССР и вымпел АН СССР на новом НИС «Академик Мстислав Келдыш», построенном для АН СССР на верфи «Холлминг» в финском городе Раума. Это судно, как и суда типа «Академик Курчатов», предназначено для проведения комплексных океанологических исследований.

Но ведь между датами вступления в состав исследовательского флота обоих судов прошло 15 лет. Поэтому они существенно отличались по уровню научного оборудования. Более того, на новом НИС был создан уникальный автоматизированный комплекс сбора и обработки научной информации, связывающий в единую стройную систему процессы измерения, регистрации, накопления и обработки значений параметров, определяющих состояние водных масс и их взаимодействие с атмосферой.

Этот уникальный комплекс был разработан в результате творческого содружества советских и финских специалистов. Уже первые экспедиционные рейсы судна подтвердили высокую эффективность применения этого комплекса для изучения океана.

НИС «Академик Мстислав Келдыш» носит на борту имя президента АН СССР в 1961–1978 гг., трижды Героя Социалистического Труда, видного ученого академика Мстислава Всеволодовича Келдыша (1911–1978). На протяжении многих лет он активно содействовал развитию советских океанологических исследований.

Академик М. В. Келдыш являлся выдающимся ученым в области математики, аэрогидродинамики, теории колебаний. Он внес значительный вклад в разработку ряда актуальных вопросов развития авиационной, космической и атомной техники, в развитие вычислительной и машинной математики в СССР. Это вполне закономерно, что именно НИС с новым уникальным автоматизированным комплексом накопления и обработки научных данных с помощью ЭВМ названо его именем.

Строительство этого уникального судна – наглядный пример тесной кооперации финских судостроителей с советскими промышленными объединениями, выгодной для обеих сторон. Многое из состава радионавигационного и другого оборудования на судне советского производства и поставлено финской фирме – строителю судна в счет взаимных межгосударственных поставок промышленной продукции и сырья.

С самого начала постройки судно вызывало неослабевающий интерес в кругах судостроителей многих стран, в первую очередь из-за уникальности научного комплекса, устанавливаемого на судне, а также мер по обеспечению высокой точности измерений океанологических параметров и отбора проб. Что особо привлекало внимание, так это меры для максимального устранения помех, создаваемых качкой, вибрацией и шумами при работе судовых механизмов и устройств.

Район плавания НИС включает всю акваторию Мирового океана за исключением ледовых районов Арктики и Антарктики. Мореходные качества судна подверглись суровой проверке во время, возвращения из третьего экспедиционного рейса в 1982 г. Судно в течение многих дней находилось в зоне 10-балльного шторма и успешно выдержало штормовое испытание.

Научный комплекс судна не имеет мировых аналогов. Он состоит из 17 отлично оборудованных лабораторий для работы 65 научных сотрудников и автоматизированной системы непрерывного замера значений характеристик водных масс и атмосферы над ними. По тематике проводимых исследований судно практически не имеет ограничений, так как оборудовано необходимыми приборами и устройствами для изучения физических, химических, биологических процессов и явлений в океане и атмосфере, а также для изучения строения дна океана.

Судно снабжено различными зондами, включающими датчики температуры, глубины, электропроводности, количества растворенного кислорода, концентрации водородных ионов (pH), мутности.

При погружении зонда в глубины океана результаты измерений в заданном интервале времени передаются по кабелю на судно и записываются в цифровом блоке записи на магнитную ленту. Сам блок расположен в гидрологической лаборатории. Затем через лабораторную ЭВМ данные передаются в вычислительный центр (ВЦ). Там же в гидрологической лаборатории установлен лабораторный солемер для автоматического анализа проб воды. А данные анализов через лабораторную ЭВМ можно передавать в ВЦ.

Поражает работа автоанализатора в гидрохимической лаборатории. Прибор автоматически определяет содержание в пробах морской воды нитратов, нитритов, сульфидов и ряда других соединений. И опять система предусматривает передачу данных анализов в ВЦ.

В комплекте научного оборудования имеется система буксируемого насоса с датчиками для автоматического сбора данных по параметрам поверхностного слоя воды. Замеренные данные выводятся на дисплей в гидрохимической лаборатории, а затем через лабораторную ЭВМ могут быть переданы в ВЦ. Эти же данные с помощью цифрового блока записи могут быть занесены на магнитную ленту.

Помимо штатных судовых лабораторий, на судне имеются 4 съемные контейнерные лаборатории. Они в случае необходимости устанавливаются на палубе надстройки и оснащаются оборудованием в зависимости от характера планируемых исследований. Контейнерные лаборатории могут быть по желанию ученых легко сняты и заменены другими с измененным составом научного оборудования.

Но самым удивительным и примечательным в составе научного комплекса является многоуровневая система автоматизированного сбора, распределения, обработки и хранения данных научных исследований, включающая 12 мини– и специализированных микро-ЭВМ. Она объединяет в единое целое разнообразные измерительные и аналитические приборы в лабораториях, линии связи и центральный комплекс ЭВМ в судовом ВЦ.

Интересно, что судно после вступления в строй было занесено в «Книгу рекордов Гиннесса». В этой книге наряду с самыми эксцентричными рекордами типа «наибольшая продолжительность путешествия на руках при положении путешественника вниз головой» фиксируются и технические достижения. Так, в 1981 г. НИС «Академик Мстислав Келдыш» считалось крупнейшим в мире плавучим центром автоматизированной обработки данных и по этому поводу было занесено в «Книгу рекордов».

Как же функционирует эта система? Вначале результаты измерений параметров и данные анализов по линиям связи поступают в лабораторные ЭВМ. Оттуда после предварительной обработки данные передаются в ВЦ. Там информация, поступающая из разных точек, собирается, и ее массивы записываются на магнитных лентах.

Последующая обработка информации производится либо сразу в ВЦ, либо позднее на берегу. Сама запись идет в международной стандартной форме, поэтому обмен результатами исследований с другими советскими и иностранными исследовательскими организациями максимально облегчен.

Лабораторные ЭВМ, установленные в основных семи лабораториях, представляют собой настольные образцы микро-ЭВМ, оснащенные дисплеем, клавиатурой для ввода исходных данных, а также памятью на гибких магнитных дисках. К ним подключено печатающее выводное устройство и графопостроитель.

Гибкость их использования необычайна. Во-первых, ученые имеют возможность работать на них как на автономных ЭВМ и решать определенные локальные научные задачи по индивидуальным программам. Для этого каждая лабораторная ЭВМ снабжена индивидуальной библиотекой программ по обработке и анализу собранных научных данных (исходя из профиля лаборатории) и вывода их в случае необходимости на графопостроитель.

Второй режим предусматривает использование лабораторных ЭВМ в качестве разнесенных терминалов (оконечцых составных частей) ВЦ. Для этой цели разработаны специальные программы, позволяющие использовать вычислительные средства ВЦ из лабораторий. В свою очередь, ВЦ имеет возможность задействовать мощности лабораторных ЭВМ в интересах решения общей задачи.