La sfârșitul anilor 1950, înainte ca NASA să aibă vreo intenție de a merge pe Lună - sau de a avea nevoie de un computer pentru a ajunge acolo - Laboratorul de instrumentare MIT proiectase și construise o mică sondă de prototip pe care sperau să o zboare într-o zi spre Marte (citiți fundalul în parte 1 din această poveste aici). Această mică sondă folosea un mic computer rudimentar cu scop general pentru navigație, bazat pe sistemele inerțiale pentru rachete balistice, submarine și aeronave pe care Laboratorul le proiectase și le construise pentru militari încă din al doilea război mondial.
Oamenii de la Instrumentul de Laborator au considerat că conceptul lor Mars Probe - și în special sistemul de navigație - ar fi de interes pentru cei implicați în eforturile de explorare planetară, cum ar fi US Air Force și Jet Propulsion Laboratory. Dar, atunci când laboratorul MIT s-a apropiat de ele, niciuna dintre entități nu a fost interesată. Forța aeriană ieșea din afacerea spațială, iar JPL avea în plan să opereze propria navă spațială planetară, făcând navigație din marea plată de comunicare Goldstone din deșertul Mojave. Aparatul radar de 26 de metri a fost construit pentru urmărirea sondelor robotice timpurii Pioneer.
Atât Forța Aeriană, cât și JPL au sugerat discuția Laboratorului cu oamenii din noua organizație NASA.
Membrii laboratorului au vizitat Hugh Dryden, administratorul adjunct al NASA din Washington D.C., și Robert Chilton, care conducea sucursala de dinamică a zborurilor NASA de la Centrul de Cercetare Langley. Ambii bărbați au crezut că Laboratorul a lucrat foarte bine la proiectare, în special la computerul de orientare. NASA a decis să dea Laboratorului 50.000 de dolari pentru a-și continua studiile asupra conceptului.
Ulterior, a fost organizată o întâlnire între liderul laboratorului, dr. Charles Stark Draper și alți lideri ai NASA, pentru a discuta despre diferitele planuri pe termen lung pe care NASA le-a avut în vedere și modul în care design-urile Laboratorului s-ar putea încadra într-o navă spațială pilotată de oameni. După mai multe întâlniri, s-a stabilit că sistemul trebuie să fie format dintr-un computer digital cu scop general, cu controale și afișaje pentru astronauți, un sextant spațial, o unitate de orientare inerțială cu giroscopi și accelerometre și toată electronica de susținere. În toate aceste discuții, toată lumea a fost de acord că astronautul ar trebui să joace un rol în operarea navei spațiale și nu doar să fie alături pentru călătorie. Și tuturor oamenilor NASA le-a plăcut mai ales capacitatea de navigație de sine stătătoare, întrucât exista teamă că Uniunea Sovietică ar putea interfera cu comunicările dintre o navă spațială din SUA și sol, punând în pericol misiunea și viața astronauților.
Dar atunci s-a născut Proiectul Apollo. Președintele John F. Kennedy a provocat NASA în aprilie 1961 să aterizeze pe Lună și să se întoarcă în siguranță pe Pământ - toate înainte de sfârșitul deceniului. La doar unsprezece săptămâni mai târziu, în august 1961, a fost semnat primul contract principal pentru Apollo cu MIT Instrumentation Laboratory pentru a construi sistemul de ghidare și navigație.
„Am avut un contract”, a spus Dick Battin, un inginer la TheLab care a făcut parte din echipa de proiectare Mars Probe, „dar… nu aveam habar cum vom face această treabă, în afară de a încerca să o modelăm după Marte sonda."
O parte din multitudinea computerului de orientare Apollo (AGC) este că unele dintre specificațiile enumerate în propunerea de 11 pagini ale Laboratorului au fost practic scoase din aer subțire de către Dra Draper. Pentru lipsa unor numere mai bune - și știind că va trebui să se încadreze în interiorul unei nave spațiale - a spus că va cântări 100 de kilograme, va avea o dimensiune de 1 m cub și va folosi mai puțin de 100 de wați de putere.
Dar, la acel moment, foarte puține specificații erau cunoscute despre oricare dintre celelalte componente Apollo sau nave spațiale, întrucât nu au fost lăsate alte contracte și NASA încă nu se hotărâse asupra metodei sale (ascensiune directă, Earth Orbit Rendezvous sau Lunar Orbit Rendezvous) și tipurile de nave spațiale pentru a ajunge la Moon.
„Am spus:„ Nu știm care este treaba, dar acesta este calculatorul pe care îl avem și vom lucra la el, vom încerca să-l extindem, vom face tot ce putem ”, a spus Battin . „Dar a fost singurul computer pe care cineva îl are în țară care ar putea face această treabă ... oricare ar fi această meserie."
Battin și-a amintit cum la început, opțiunea de zbor către Lună avea să fie o întâlnire pe orbită a Pământului, unde diferitele părți ale navei spațiale vor fi lansate de pe Pământ și combinate pe orbita Pământului și vor zbura către Lună și vor ateriza acolo în ansamblu. Dar, în cele din urmă, conceptul de întâlnire pe orbita lunară a câștigat - unde lander-ul se va separa de modulul de comandă și va ateriza pe Lună.
„Atunci când a apărut asta, atunci întrebarea a fost… avem nevoie de un sistem de orientare complet nou și diferit pentru modulul lunar decât cel pentru modulul de comandă?” Spuse Battin. „Ce vom face despre asta? Am convins NASA să folosească același sistem [computer] în ambele nave spațiale. Au misiuni diferite, dar am putea pune un sistem duplicat în modulul lunar. Așa am făcut asta. ”
Lucrările conceptuale timpurii la computerul de orientare Apollo au continuat rapid, cu Battin și cohortele sale Milt Trageser, Hal Laning, David Hoag și Eldon Hall care au elaborat configurația generală pentru ghidare, navigație și control.
Orientarea însemna direcționarea mișcării unei ambarcațiuni, în timp ce navigarea se referea la determinarea poziției prezente cât mai exact posibil, în raport cu o destinație viitoare. Controlul se referă la direcționarea mișcărilor vehiculului și în spațiu direcțiile legate de atitudinea acestuia (tărâțe, pas și rulă) sau de viteză (viteză și direcție). Experiența MIT s-a centrat pe îndrumare și navigație, în timp ce inginerii NASA - în special cei care aveau experiență în lucrul la Proiectul Mercur - au pus accent pe orientare și control. Astfel, cele două entități au lucrat împreună pentru crearea manevrelor care ar fi necesare pe baza datelor de la gyros și accelerometre și cum să facă manevrele parte din computer și software.
Pentru laboratorul de instrumentare MIT, o mare îngrijorare pentru computerul de orientare Apollo a fost fiabilitatea. Calculatorul ar fi creierele navei spațiale, dar ce se întâmplă dacă nu a reușit? Întrucât redundanța a fost o soluție cunoscută a problemei de bază de fiabilitate, oamenii de la Lab au sugerat să includă două computere la bord, cu unul ca rezervă. Dar aviația nord-americană - compania care construiește modulele de comandă și service Apollo - avea propriile probleme pentru a satisface cerințele de greutate. Nord-americanul s-a echilibrat rapid cu dimensiunile și cerințele de spațiu ale două computere și NASA a fost de acord.
O altă idee pentru o fiabilitate sporită a inclus plăcile de circuite de rezervă și alte module la bordul navei spațiale, astfel încât astronauții să poată „întreține în zbor”, înlocuind piesele defecte în timp ce se aflau în spațiu. modul și introducerea unei plăci de circuit de rezervă în timp ce se apropiau de Lună părea absurdă - chiar dacă această opțiune a fost puternic analizată de ceva timp.
„Am spus,„ doar vom face acest computer fiabil ”, a amintit Battin. „Astăzi, veți fi eliminat din program dacă ați spus că îl veți construi, astfel încât să nu reușească. Dar asta am făcut. ”
Până în toamna anului 1964, Laboratorul a început să proiecteze versiunea actualizată a AGC, în principal pentru a profita de tehnologia îmbunătățită. Unul dintre cele mai provocatoare aspecte ale misiunii Apollo a fost cantitatea de calcul în timp real necesară pentru a naviga nava spațială către Lună și înapoi. Atunci când inginerii de la Lab au început să lucreze pentru proiect, computerele încă se bazau pe tehnologia analogică. Calculatoarele analogice nu erau rapide, sau suficient de fiabile pentru o misiune pe Lună.
Circuitele integrate, care tocmai au fost inventate în 1959, erau acum mai capabile, mai fiabile și mai mici; acestea ar putea înlocui proiectele anterioare folosind circuite tranzistor de bază, ocupând cu aproximativ 40% mai puțin spațiu. De îndată ce tehnologia avansase de când MIT a câștigat contractul AGC în 1961, s-au simțit încrezători cu timpul până la primul zbor al lui Apollo va permite avansuri mai mari în fiabilitate și, sperăm, reduceri ale costurilor. Cu această decizie, AGC a devenit unul dintre primele computere care a folosit circuite integrate, iar în curând, peste două treimi din producția totală de microcircuite din SUA a fost folosită pentru construirea prototipurilor computerizate Apollo.
Legenda imaginii de plumb: Un circuit integrat timpuriu, cunoscut sub numele de circuit integrat Fairchild 4500a. Imagine amabilitate: Draper.
Chiar dacă multe elemente de design pentru hardware-ul computerului au început să funcționeze, o problemă îngrozitoare de la mijlocul anilor 1960 a devenit evidentă: memoria. Designul original, bazat pe sonda Mars, avea doar 4 kilobytes de memorie fixă și 256 cuvinte de șters. Deoarece NASA a adăugat mai multe aspecte ale programului Apollo, cerințele de memorie au continuat să crească până la 10 K, apoi 12, 16, 24 și, în final, la 36 Kilobytes de memorie fixă și 2 K oferabile.
Sistemul pe care Lab-ul l-a conceput a fost numit memorie de frânghie de bază, software-ul fiind creat cu grijă cu sârmă din aliaj de nichel țesută prin micile „gogoși” magnetice pentru a crea memoria care nu poate fi ștearsă. În limbajul computerului și al zero-urilor, dacă a fost unul, a trecut prin gogoașă; dacă era un zero, sârma curgea în jurul lui. Pentru o componentă de memorie, a fost nevoie de pachete de o jumătate de milă de sârmă țesute prin 512 nuclee magnetice. Un modul ar putea stoca peste 65.000 de informații.
Battin a numit procesul pentru construirea core-ropememory-ului metoda LOL.
„Micuțe doamne”, a spus el. „Femeile din fabrica Raytheon ar fi literalmente țesut software-ul în această memorie cu funii.”
În timp ce femeile îndeplineau în primul rând țesutul, nu erau neapărat bătrâne. Raytheon a angajat mulți foști lucrători din industria textilă, adepți la țesut, care trebuiau să urmeze instrucțiuni detaliate pentru țeserea firelor.
Atunci când amintirile cu sfoară au fost construite pentru prima dată, procesul a fost destul de intensiv în muncă: două femei se așezară unul lângă celălalt, ele țeseau cu mâna un flux de fire prin miezuri magnetice minuscule, împingând o sondă cu firul atașat dintr-o parte. la celălalt. Până în 1965, o metodă mai mecanică de țesut a firelor a fost implementată, din nou, pe baza mașinilor textile utilizate în industria țesăturii din Noua Anglie. Dar totuși, procesul a fost extrem de lent, iar un program ar putea dura câteva săptămâni sau chiar luni pentru a țese, cu mai mult timp necesar pentru a-l testa. Orice eroare la țesut însemna că ar trebui să fie refăcută. Computerul modulului de comandă conținea șase seturi de module cu coarde de bază, în timp ce computerul modulului lunar deținea șapte.
În total, au fost aproximativ 30.000 de piese în computer. Fiecare componentă ar fi trecută printr-un test electric și un stresstest. Orice eșec a solicitat respingerea componentei.
"Chiar dacă memoria era fiabilă", a spus Battin, "tot ceea ce NASA nu-i plăcea, este faptul că, la început, trebuia să decizi care va fi programul computerului. Ne-au întrebat: „Ce se întâmplă dacă schimbăm o schimbare de ultimă oră?”, Iar noi am spus că nu putem avea schimbări de ultimă oră și că oricând doriți să schimbați memoria, înseamnă o alunecare minimă de șase săptămâni. Când NASA a spus că a fost intolerabil, le-am spus: „Ei, așa este computerul acesta și nu există niciun alt computer ca acesta să îl puteți folosi.”
În timp ce proiectarea și construirea întregului hardware au reprezentat provocări, pe măsură ce lucrările au progresat pe AGC până în 1965 și în 1966, amploarea și complexitatea unui alt aspect au fost evidențiate: programarea software-ului. A devenit principala problemă definitorie a computerului, în respectarea atât a calendarului, cât și a specificațiilor.
Toată programarea s-a făcut practic la cele și la zero, programarea limbajului de asamblare. În conceperea software-ului pentru a efectua sarcini complicate, inginerii de software au nevoie de soluții ingenioase pentru a încadra codul în limitele de memorie. Și, bineînțeles, niciunul din acest pasaj nu a fost făcut înainte, cel puțin nu la acest nivel de scară și complexitate. Cu mult timp, AGC ar putea fi nevoit să coordoneze mai multe sarcini simultan: preluarea de la radar, calcularea traiectoriei, efectuarea corecțiilor de eroare la gyros, stabilirea carei propulsoare ar trebui să fie tras, precum și astransmiterea datelor către stațiile de la NASA și preluarea de noi informații de la theastronauți .
Hal Laning a conceput ceea ce el a numit un program executiv, care a atribuit sarcinilor priorități diferite și a permis sarcinilor cu prioritate ridicată să se adune înaintea celor cu prioritate scăzută. Computerul ar putea aloca memoria între diferite sarcini și poate urmări locul în care o sarcină a fost întreruptă.
Echipa de software a Lab a început să proiecteze în mod intenționat software-ul cu o capacitate de planificare prioritară care să poată identifica cele mai importante comenzi și să le permită celor care funcționează fără întrerupere din comenzi mai puțin importante.
Cu toate acestea, până în toamna anului 1965, a devenit evident pentru NASA computerul Apollo avea probleme grave, întrucât dezvoltarea programelor a fost semnificativ întârziată. Faptul că o cantitate relativ necunoscută numită „software” ar putea întârzia întregul program Apollo nu a fost bine primit de NASA.
Următoarea: partea a 3-a, prezentând totul.
