Na konci 50. rokov minulého storočia, skôr ako NASA mala nejaké úmysly ísť na Mesiac - alebo potrebovať počítač, aby sa tam dostal - MIT Instrumentation Laboratory navrhlo a postavilo malú prototypovú sondu, v ktorej dúfali, že jedného dňa preletí na Mars (čiastočne prečíta pozadie) 1 tohto príbehu tu). Táto malá sonda používala malý navigačný počítač na všeobecné použitie na navigáciu založený na inerciálnych systémoch pre balistické rakety, ponorky a lietadlá, ktoré laboratórium navrhlo a postavilo pre armádu od druhej svetovej vojny.
Ľudia z Laboratória prístrojov sa domnievali, že ich koncept Mars Probe - a najmä navigačný systém - by bol zaujímavý pre tých, ktorí sa podieľajú na vývoji planétového prieskumu, ako sú americké letectvo a Jet Propulsion Laboratory. Keď sa k nim však laboratórium MIT priblížilo, žiaden subjekt nemal záujem. Letectvo sa dostalo z vesmírneho obchodu a JPL mala v pláne prevádzkovať svoju vlastnú planétovú kozmickú loď a navigovala z veľkej komunikačnej misky Goldstone v púšti Mojave. 26-metrová radarová miska bola skonštruovaná na sledovanie skorých robotických sond Pioneer.
Letectvo aj JPL navrhli, aby laboratórium hovorilo o vytvorení novej organizácie NASA.
Členovia laboratória navštívili Hugha Drydena, zástupcu administrátora NASA vo Washingtone D.C., a Roberta Chiltona, ktorý viedol výskumné centrum NASA Flight Dynamics Branch vo výskumnom centre Langley. Obaja muži sa domnievali, že laboratórium vykonalo na dizajne veľmi dobrú prácu, najmä na navádzacom počítači. NASA sa rozhodla dať laboratóriu 50 000 dolárov na pokračovanie v štúdiách tohto konceptu.
Neskôr sa uskutočnilo stretnutie medzi vedúcim laboratória, Dr. Charlesom Starkom Draperom a ďalšími vedúcimi predstaviteľmi NASA, aby prediskutovali rôzne plány diaľkového dosahu, ktoré mala NASA na mysli, a ako by sa návrhy laboratória mohli zmestiť do kozmickej lode pilotovanej ľuďmi. Po niekoľkých stretnutiach sa zistilo, že systém by mal pozostávať z univerzálneho digitálneho počítača s ovládacími prvkami a displejmi pre astronautov, vesmírneho sextantu, inerciálnej navádzacej jednotky s gyroskopmi a akcelerometrami a všetkej podpornej elektroniky. Vo všetkých týchto diskusiách sa všetci zhodli na tom, že astronaut by mal hrať úlohu pri prevádzkovaní kozmickej lode a nielen jazdiť. A všetkým ľuďom NASA sa páčila najmä samostatná navigačná schopnosť, pretože existoval strach, že Sovietsky zväz by mohol narušiť komunikáciu medzi kozmickou loďou USA a zemou, čo by ohrozilo misiu a životy astronautov.
Potom sa však narodil Projekt Apollo. Prezident John F. Kennedy vyzval NASA v apríli 1961, aby pristál na Mesiaci a bezpečne sa vrátil na Zem - to všetko pred koncom desaťročia. O jedenásť týždňov neskôr, v auguste 1961, bola podpísaná prvá hlavná zmluva pre Apollo s Laboratórnym prístrojom MIT na vybudovanie systému navádzania a navigácie.
„Mali sme zmluvu,“ povedal Dick Battin, inžinier z laboratória Lab, ktorý bol súčasťou konštrukčného tímu spoločnosti Mars Probe, „ale ... netušili sme, ako to urobíme, okrem vyskúšania modelu po našom Marse. sonda ".
Súčasťou sprievodného počítača Apollo Guidance Computer (AGC) je to, že niektoré zo špecifikácií uvedených v 11-stranovom návrhu laboratória boli v podstate stiahnuté z tenkého vzduchu pomocou aplikácie Doc Draper. Kvôli nedostatku lepších čísiel - a vedel, že by sa muselo zmestiť do kozmickej lode - povedal, že bude vážiť 100 libier, bude mať 1 kubickú stopu a spotrebuje menej ako 100 wattov.
Ale v tom čase bolo známych len veľmi málo špecifikácií o žiadnych ďalších komponentoch Apolla alebo kozmickej lodi, pretože neboli uzavreté žiadne ďalšie zmluvy, a NASA sa ešte nerozhodla o svojej metóde (priamy výstup, Zemská dráha Rendezvous alebo Lunárna dráha Rendezvous) a typy kozmických lodí, ktoré sa dostanú do krajiny.
"Povedali sme:" Nevieme, čo je práca, ale toto je počítač, ktorý máme, a budeme na ňom pracovať, pokúsime sa ho rozšíriť, urobíme všetko, čo môžeme, "povedal Battin , "Ale bol to jediný počítač, ktorý má k dispozícii niekto v krajine, ktorý by mohol vykonávať túto prácu ... nech by to bolo čokoľvek."
Battin si spomenul, ako spočiatku bude možné letieť na Mesiac na stretnutie s obežnou dráhou Zeme, kde sa rôzne časti kozmickej lode vypustia zo Zeme a spoja sa na obežnej dráhe Zeme a poletia na Mesiac a tam pristanú ako celok. Nakoniec sa však podaril lunárny obehový koncept stretnutí - kde sa pozemný dopravca oddelil od veliteľského modulu a pristál na Mesiaci.
"Takže keď sa to stalo, potom bola otázka ... potrebujeme nový a odlišný systém vedenia pre lunárny modul, ako máme pre príkazový modul?" Povedal Battin. "Čo s tým budeme robiť?" Presvedčili sme NASA, aby použila rovnaký [počítačový] systém v oboch kozmických lodiach. Majú rôzne misie, ale do lunárneho modulu by sme mohli vložiť duplikátny systém. Tak sme to urobili. “
Počiatočné koncepčné práce na počítači Apollo Guidance Computer (AGC) pokračovali rýchlo, pričom Battin a jeho kohorty Milt Trageser, Hal Laning, David Hoag a Eldon Hall vypracovali celkovú konfiguráciu pre vedenie, navigáciu a riadenie.
Navádzanie znamenalo nasmerovať pohyb plavidla, zatiaľ čo navigácia sa týkala čo najpresnejšieho určenia súčasnej polohy vo vzťahu k budúcemu cieľu. Ovládanie sa týka riadenia pohybu vozidla a vo vesmíre smerov týkajúcich sa jeho polohy (vybočenie, stúpanie a nakláňanie) alebo rýchlosti (rýchlosť a smer). Odborné znalosti MIT sa zameriavali na poradenstvo a navigáciu, zatiaľ čo inžinieri NASA - najmä tí, ktorí mali skúsenosti s prácou na projekte Mercury - zdôraznili vedenie a kontrolu. Obidve subjekty teda spolupracovali na vytvorení manévrov, ktoré by sa vyžadovali na základe údajov z gyroskopov a akcelerometrov a ako sa tieto manévre stali súčasťou počítača a softvéru.
Pokiaľ ide o prístrojové laboratórium MIT, veľkým problémom v súvislosti s počítačom Apollo Guidance Computer bola spoľahlivosť. Počítač by bol mozog kozmickej lode, ale čo keby zlyhal? Pretože redundancia bola známym riešením základného problému so spoľahlivosťou, ľudia v laboratóriu navrhli zahrnutie dvoch počítačov na palube, jeden ako zálohu. Ale spoločnosť North American Aviation - spoločnosť, ktorá vyrába moduly velenia a servisu Apollo - mala vlastné problémy s plnením požiadaviek na hmotnosť. Severoameričania rýchlo odmietli veľkosť a priestorové nároky dvoch počítačov a NASA súhlasila.
Ďalšou myšlienkou zvýšenej spoľahlivosti bolo to, že sa na palube kozmickej lode nachádzajú náhradné obvody a ďalšie moduly, aby mohli astronauti počas letu vo vesmíre vymieňať poškodené časti. a vloženie náhradnej dosky s plošnými spojmi, keď sa priblížil k Mesiacu, sa zdalo zmätené - aj keď táto možnosť bola dosť dlho zvažovaná.
„Povedali sme:„ Robíme tento počítač spoľahlivým, “pripomenula Battin. „Dnes by ste boli vyradení z programu, ak by ste povedali, že ho postavíte tak, aby nezlyhal. Ale to sme urobili. “
Na jeseň roku 1964 začalo laboratórium navrhovať vylepšenú verziu AGC, aby využilo najmä vylepšenú technológiu. Jedným z najnáročnejších aspektov misie Apollo bolo množstvo výpočtov v reálnom čase potrebné na navigáciu kozmickej lode na Mesiac a späť. Keď inžinieri v laboratóriu prvýkrát začali pracovať na projekte, počítače sa stále spoliehali na analógovú technológiu. Analógové počítače neboli dostatočne rýchle alebo spoľahlivé na misiu na Mesiac.
Integrované obvody, ktoré boli vynájdené v roku 1959, boli teraz schopné, spoľahlivejšie a menšie; Mohli by nahradiť predchádzajúce návrhy použitím jadrových tranzistorových obvodov, čo by zaberalo približne o 40 percent menej miesta. Keďže technológia pokročila od doby, kedy MIT získala kontrakt AGC v roku 1961, cítili istotu, že dodacia lehota do prvého letu spoločnosti Apollo umožní väčší pokrok v spoľahlivosti a dúfajme, že sa znížia náklady. Týmto rozhodnutím sa AGC stal jedným z prvých počítačov, ktoré používali integrované obvody, a čoskoro sa na výrobu prototypov počítačov Apollo použilo viac ako dve tretiny celkového objemu mikroobvodov v USA.
Titulok olova: Integrovaný obvod, ktorý sa nazýva skorý, známy ako integrovaný obvod Fairchild 4500a. Zdvorilosť obrázku: Draper.
Aj keď sa začalo zavádzať veľa konštrukčných prvkov počítačového hardvéru, v polovici 60. rokov sa objavil nepríjemný problém: pamäť. Pôvodný dizajn, založený na sonde Mars, mal iba 4 kilobajty slov s pevnou pamäťou a 256 slov vymazateľných. Keď NASA pripísal viac aspektov programu Apollo, požiadavky na pamäť neustále rástli, na 10 K, potom na 12, 16, 24 a nakoniec na 36 Kilobajtov pevnej pamäte a 2 K na predaj.
Systém, ktorý laboratórium navrhlo, sa nazýval pamäť jadrových lán, pričom softvér bol starostlivo vytvorený s drôtom zliatiny niklu prepleteným cez malé magnetické „šišky“, aby sa vytvorila nevymazateľná pamäť. V jazyku počítačov a núl, ak to bol jeden, prešiel cez šišku; ak to bola nula, drôt okolo nej bežal. Pre jednu pamäťovú zložku trvalo zväzok pol míle drôtu tkaného cez 512 magnetických jadier. Jeden modul mohol uložiť viac ako 65 000 informácií.
Battin nazval proces konštrukcie jadro-ropememóru metódou LOL.
"Malé staré dámy," povedal. "Ženy v továrni Raytheon mali doslova prevliecť softvér do tejto pamäte s jadrovým lanom."
Zatiaľ čo ženy vykonávali tkanie predovšetkým, nemuseli byť nevyhnutne starí. Raytheon zamestnával mnoho bývalých textilných robotníkov, ktorí boli odborníkmi na tkanie a ktorí potrebovali postupovať podľa podrobných pokynov na tkanie drôtov.
Keď sa prvýkrát spomínali spomienky na jadro-lano, bol tento proces dosť náročný na prácu: dve ženy by sedeli oproti sebe, aby si ručne tkali prúd drôtov cez malé magnetické jadrá, tlačiacu sondu s drôtom pripojeným z jednej strany na druhú stranu. V roku 1965 bola opäť zavedená mechanickejšia metóda tkania drôtov založená na textilných strojoch používaných v tkáčskom priemysle v Novej Anglicku. Napriek tomu bol tento proces extrémne pomalý a jeden program mohol trvať niekoľko týždňov alebo dokonca mesiacov, kým sa mohol jeho program otestovať. Akékoľvek chyby v tkaní znamenali, že by sa muselo prepracovať. Počítač veliteľského modulu obsahoval šesť sád modulov jadrového lana, zatiaľ čo počítač s lunárnym modulom držal sedem.
Celkom bolo v počítači približne 30 000 dielov. Každý komponent by sa podrobil elektrickému testu a stresovému testu. Akékoľvek zlyhanie si vyžadovalo odmietnutie komponentu.
„Aj keď bola pamäť spoľahlivá,“ povedal Battin, „to, čo sa NASA nepáčilo, je skutočnosť, že sa veľmi skoro musíš rozhodnúť, čo bude počítačový program. Pýtali sa nás: „Čo keby sme zmenili poslednú chvíľu?“ A povedali sme, že nemôžeme mať zmeny na poslednú chvíľu a kedykoľvek chcete zmeniť pamäť, znamená minimálne šesťtýždňové sklzu. Keď to NASAsaid netolerovalo, povedali sme im: „Nuž, tak je tento počítač taký a neexistuje žiadny iný taký počítač, ktorý by ste mohli použiť.“
Pri navrhovaní a budovaní všetkých hardvérových výziev, keďže práca na AGC pokračovala do roku 1965 a do roku 1966, veľkosť a zložitosť iného aspektu vynikli: programovanie softvéru. Stalo sa hlavným definujúcim problémom počítača pri plnení časových harmonogramov a špecifikácií.
Celé programovanie bolo v zásade uskutočňované na programovacích jazykoch zostavovacích jazykov a núl. Pri navrhovaní softvéru na vykonávanie komplikovaných úloh museli softvéroví inžinieri prísť s geniálnym spôsobom, aby sa kód zmestil do obmedzení pamäte. A samozrejme, nič z toho sa nikdy predtým nestalo, aspoň nie na takú úroveň a zložitosť. AGC by mal mať po určitom čase koordináciu niekoľkých úloh naraz: prijímanie údajov z radaru, výpočet trajektórie, vykonávanie korekcií chýb na gyroskopoch, určovanie, ktoré trysky by sa mali vystreliť, ako aj vysielanie údajov do pozemných staníc NASA a prijímanie nových vstupov z divadiel ,
Hal Laning vymyslel to, čo nazval výkonným programom, ktorý určoval úlohy rôznym prioritám a umožnil plniť úlohy s vysokou prioritou pred úlohami s nízkou prioritou. Počítač mohol alokovať pamäť medzi rôzne úlohy a sledovať, kde bola úloha prerušená.
Softvérový tím laboratória začal zámerne navrhovať softvér s možnosťou plánovania priorít, ktorý by mohol identifikovať najdôležitejšie príkazy a umožniť im spúšťanie bez prerušenia z menej dôležitých príkazov.
Na jeseň roku 1965 sa však NASA ukázalo, že počítač Apollo mal vážne problémy, pretože vývoj programov bol výrazne oneskorený. Skutočnosť, že relatívne neznáme množstvo nazývané „softvér“ by mohlo oneskoriť celý program Apollo, NASA neprijala veľmi dobre.
Ďalšie: Časť 3, všetko na to prísť.
