Az 1950-es évek végén, még mielőtt a NASA szándékában állt volna a Holdra menni, vagy ahhoz, hogy odaérjen egy számítógép, az MIT Műszerezési Laboratórium megtervezett és felépített egy kis prototípus szondát, amelyben azt remélték, hogy egy napon repül a Marsra (részben a háttér ismertetése) Ennek a történetnek az 1). Ez a kis szonda a navigációhoz egy kicsi, kezdetleges általános célú számítógépet használt, a ballisztikus rakéták, tengeralattjárók és repülőgépek tehetetlenségi rendszerein alapulva, amelyeket a laboratórium a II. Világháború óta a katonaság számára tervezett és épített.
A Instrumentation Lab munkatársai szerint a Mars Probe koncepció - és különösen a navigációs rendszer - érdeklődik azok számára, akik részt vesznek a bolygó felfedezésének új lendületében, például az USA légierője és a Jet Propulsion Laboratory. Amikor azonban a MIT Lab megkereste őket, egyik szervezet sem volt érdekelt. A légierő kiszállt az űrüzletből, és a JPL azt tervezte, hogy saját bolygó űrhajóját üzemelteti, a navigációt a Mojave-sivatagban lévő nagy Goldstone kommunikációs tányérról. A 26 méteres radarcsatornát a korai robot Pioneer szondák nyomon követésére készítették.
A légierő és a JPL egyaránt javasolta a laborbeszélgetést az újonnan alakult NASA szervezet emberekkel.
A laboratóriumi tagok meglátogatták Hugh Drydenet, a NASA igazgatóhelyettesét Washington DC-ben, és Robert Chiltonot, aki a NASA repülési dinamikájának ágát vezette a Langley Kutatóközpontban. Mindkét férfi úgy gondolta, hogy a labor nagyon finom munkát végzett a tervezésen, különösen az irányítószámítógépen. A NASA úgy döntött, hogy 50 000 dollárt ad a labornak, hogy folytassa a koncepció tanulmányozását.
Később a Lab vezetője, Dr. Charles Stark Draper és más NASA vezetők között találkozóra került sor, hogy megvitassák a NASA különböző hosszú távú terveit, és hogy a Lab tervei hogyan illeszkedhetnek az emberek által pilótazott űrhajókhoz. Több találkozó után kiderült, hogy a rendszernek egy általános célú digitális számítógépet kell tartalmaznia az űrhajósok vezérlőivel és kijelzőivel, egy űr-szextánst, egy tehetetlenségi irányító egységet giroszkóppal és gyorsulásmérővel, valamint az összes támogató elektronikát. A vita mindegyikében mindenki egyetértett azzal, hogy az űrhajósnak szerepet kell játszania az űrhajó üzemeltetésében, és nem csak az út mentén kell lennie. És minden NASA embernek különösen tetszett a független navigációs képesség, mivel attól tartottak, hogy a Szovjetunió zavarhatja az USA űrhajója és a föld közötti kommunikációt, veszélyeztetve az űrhajósok küldetését és életét.
De akkor született az Apollo projekt. John F. Kennedy elnök 1961. áprilisában felhívta a NASA-t, hogy szálljon le a Holdra, és biztonságosan térjen vissza a Földre - mindez az évtized vége előtt. Csak tizenegy héttel később, 1961 augusztusában, aláírták az Apollo elsődleges szerződését az MIT Műszerezési Laboratóriummal az irányító és navigációs rendszer felépítésére.
„Volt szerződésünk - mondta Dick Battin, a Mars Probe tervező csapatának munkatársa, a Lab mérnöke -, de… fogalmunk sincs, hogyan fogjuk ezt a munkát elvégezni, kivéve, hogy a Marsunk után kipróbáljuk. szonda."
Az Apollo Guidance Computer (AGC) tanulmányának része az, hogy a laboratóriumi 11 oldalas javaslatában felsorolt néhány specifikációt alapvetően a Doc Draper húzta ki a vékony levegőből. Mivel nem volt jobb szám - és tudta, hogy az űrhajóba be kell illeszkednie -, azt mondta, hogy ez 100 font súlyú, 1 köbméter méretű, és kevesebb mint 100 watt teljesítményt igényel.
De abban az időben nagyon kevés specifikáció volt ismert az Apollo más alkatrészeiről vagy űrhajóiról, mivel semmilyen más szerződést nem engedtek be, és a NASA még nem döntött a módszeréről (közvetlen emelkedés, Earth Orbit Rendezvous vagy Lunar Orbit Rendezvous) és az űrhajók típusai, amelyek segítségével eljuthat a telefonhoz.
"Azt mondtuk:" Nem tudjuk, mi a munka, de ez a számítógép van, és dolgozunk rajta, megpróbáljuk kibővíteni, mindent megteszünk, amit tudunk "- mondta Battin . "De ez volt az egyetlen számítógép, amely bárkinek az országában van, amely esetleg elvégezheti ezt a munkát ... bármi legyen is ez a munka."
Battin emlékeztetett arra, hogy először a Holdra repülési lehetőség lesz a Föld körüli pálya találkozása, ahol az űrhajó különféle részeit a Földről indítják, és a Föld pályáján kombinálják, és a Holdra repülnek, és ott lesznek egészek. De végül megnyerte a holdpálya találkozási koncepcióját - ahol a leszállók elválasztanák a Parancsmodultól és a Holdra szállnának.
"Tehát amikor ez megtörtént, akkor a kérdés az volt: vajon szükségünk van-e egy teljesen új és eltérő irányítási rendszerre a holdmodulhoz, mint ahogyan a parancsnoki modulhoz?" - mondta Battin. - Mit fogunk tenni ezzel? Meggyőztük a NASA-t, hogy ugyanazt a [számítógépes] rendszert használja mindkét űrhajóban. Különböző küldetéseik vannak, de be tudnánk illeszteni egy duplikált rendszert a holdmodulba. Szóval ezt tettük. ”
Az Apollo Guidance Computer (AGC) korai fogalmi munkája gyorsan haladt, Battin és társai, Milt Trageser, Hal Laning, David Hoag és Eldon Hall kidolgozva az irányítás, navigáció és irányítás általános konfigurációját.
Az útmutatás egy vízi jármű mozgásának irányítását jelentette, míg a navigáció a jelenlegi helyzet lehető legpontosabb meghatározását jelentette egy jövőbeli rendeltetési helyhez viszonyítva. A vezérlés a jármű mozgásának és az űrben való irányításának utalására utal a jármű helyzetéhez (hajlásszög, hangmagasság és gurulás) vagy sebességéhez (sebesség és irány) vonatkoztatva. Az MIT szakértelme az irányításra és a navigációra összpontosult, míg a NASA mérnökei - különösen azok, akik tapasztalattal rendelkeztek a Mercury projekttel kapcsolatos munkában - hangsúlyozták az irányítást és az irányítást. Tehát a két entitás együtt dolgozott a manőverek elkészítéséhez, amelyekre a giroszkópok és gyorsulásmérők adatai alapján szükség lenne, valamint hogy a manővereket a számítógép és a szoftver része legyen.
Az MIT Instrumentation Lab számára az Apollo Guidance Computer egyik legnagyobb aggodalma a megbízhatóság volt. A számítógép lenne az űrhajó agya, de mi lenne, ha nem sikerül? Mivel az elbocsátás ismert megoldás volt az alapvető megbízhatósági problémára, a The Lab emberei két számítógép beépítését javasolták a fedélzeten, az egyiket biztonsági másolatként. De az észak-amerikai repülésnek - az Apollo Parancsnoksági és Szolgáltató Modulokat építő társaságnak - saját nehézségei voltak, amelyek megfeleltek a súlykövetelményeknek. Az észak-amerikai gyorsan kiszáradt két számítógép méretére és helyigényére, és a NASA egyetértett azzal.
Egy további ötlet a fokozott megbízhatóság szempontjából az volt, hogy tartalékáramkörök és más modulok helyezkedjenek el az űrhajón, hogy az űrhajósok „repülés közben karbantartást” végezzenek, és helyettesítsék a hibás alkatrészeket az űrben tartózkodásuk során. modul és egy tartalék áramköri kártya behelyezése, miközben megközelítette a Holdot, bosszúsnak tűnt - bár ezt a lehetőséget hosszú ideje erősen megfontolták.
"Azt mondtuk:" Csak megbízhatóvá tesszük ezt a számítógépet "- emlékezett vissza Battin. „Ma kiszorítanak a programból, ha azt mondták, hogy úgy fogod készíteni, hogy nem kudarcot vall. De ezt tettük. "
1964 őszére a Lab megkezdte az AGC korszerűsített verziójának tervezését, elsősorban a továbbfejlesztett technológia előnyeinek kihasználása érdekében. Az Apollo küldetés egyik legnagyobb kihívása volt a valós idejű számítástechnika mennyisége, amely ahhoz szükséges, hogy az űrhajót a Holdra és vissza irányítsák. Amikor a laboratóriumi mérnökök először megkezdték a munkájukat a projekten, a számítógépek továbbra is támaszkodtak az analóg technológiára. Az analóg számítógépek nem voltak gyorsak és nem voltak elég megbízhatóak a holdi küldetéshez.
Az integrált áramkörök, amelyeket éppen 1959-ben fedeztek fel, most már képesek, megbízhatóbbak és kisebbek; helyettesíthetik a korábbi terveket mag tranzisztor áramkörökkel, mintegy 40 százalékkal kevesebb helyet foglalva el. Amint a technológia fejlődött, mióta az MIT 1961-ben elnyerte az AGC-szerződést, bíztak abban, hogy az átfutási idő az Apollo első járatával nagyobb előrelépést tesz lehetővé a megbízhatóságban és remélhetőleg a költségek csökkentésében. Ezzel a döntéssel az AGC lett az első számítógépek, amelyek integrált áramköröket használtak, és hamarosan a teljes mikroáramkörök több mint kétharmadát az Apollo számítógép prototípusainak felépítésére használták fel.
Lead image caption: Korai integrált áramkör, a Fairchild 4500a integrált áramkör néven ismert. Kép jóvoltából: Draper.
Annak ellenére, hogy a számítógépes hardver sok tervezési eleme elindult a helyén, az 1960-as évek közepére szembeszökő kérdés nyilvánvalóvá vált: a memória. Az eredeti Mars Mars-szonda alapú kialakítása mindössze 4 kilobájtnyi rögzített memóriával és 256 szóval törölhető volt. Ahogy a NASA további szempontokat vett fel az Apollo programra, a memóriaigény folyamatosan emelkedett, 10 K-ra, majd 12, 16, 24-re és végül 36 kilobájt rögzített memóriára és 2 K-ig használható.
A Lab által kidolgozott rendszert központi kötélmemóriának nevezték, és a szoftvert gondosan készítették az apró mágneses „fánk” -on átfonott nikkel ötvözet huzallal, hogy létrehozzák a nem törölhető memóriát. A számítógépes és a nullák nyelvén, ha egy volt, akkor átfutott a fánkon; ha nulla volt, a huzal körbefutott. Az egyik memóriakomponenshez egy 1,5 mérföld hosszú huzalcsomagokba került az 512 mágneses magon átfonva. Egy modul több mint 65 000 információ tárolására képes.
Battin a magkötél előállításának folyamatát a LOL módszernek nevezte.
- Kis öreg hölgyek - mondta. "A Raytheon gyári nők szó szerint be kellene szövni a szoftvert ebbe a mag-kötél memóriába."
Míg a nők elsősorban a szövésüket végezték, nem feltétlenül voltak öregek. Raytheon sok korábbi textilmunkást alkalmazott, szövésben ügyesnek, akiknek részletes utasításokat kellett követniük a huzalok szövéséhez.
Amikor a magkötél-emlékeket először építették, a folyamat meglehetősen munkaigényes volt: két nő egymással szemben ült, és kézzel aprítana egy huzaláramot apró mágneses magokon keresztül, egy szondát nyomva az egyik oldalról rögzített huzallal másnak. 1965-re ismét egy mechanikusabb módszert vezettek be a huzalszövésre, az új-angliai szövőiparban használt textilgépek alapján. Ennek ellenére a folyamat rendkívül lassú volt, és egy program több hétig, sőt akár hónapokig is eltarthat a szövéshez, több idő szükséges a teszteléshez. A szövés bármilyen hibája azt jelentette, hogy újra kell készíteni. A Parancsmodul számítógép hat mag-kötélmodult tartalmazott, míg a Lunar Modul számítógép hét.
Összességében körülbelül 30 000 alkatrész volt a számítógépben. Minden alkatrészt elektromos tesztnek és stressztesztnek vetnek alá. Bármilyen hiba miatt az alkatrész elutasításra volt szükség.
„Annak ellenére, hogy a memória megbízható volt - mondta Battin -, ami a NASA számára nem tetszett, az a tény, hogy nagyon korán el kellett döntenie, hogy mi lesz a számítógépes program. Megkérdezték tőlünk: „Mi lenne, ha egy last-minute változást csinálnánk?” És azt mondták, hogy nem lehetnek last-minute változások, és bármikor meg akarjuk változtatni a memóriát, ez legalább hathetes csúszást jelent. Amikor a NASA azt mondta, hogy ez elfogadhatatlan, azt mondtuk nekik: "Nos, ez a helyzet ez a számítógép, és nincs más olyan számítógép, mint amilyen lehet."
Míg az összes hardver tervezése és felépítése kihívásokat jelentett, amikor a munka az AGC-n 1965-ig és 1966-ra fejlődött, egy másik szempont nagysága és összetettsége emelkedett: a szoftver programozása. Ez vált a számítógép meghatározó problémájává, mind az ütemtervek, mind a specifikációk betartása során.
Az összes programozás alapvetően az egyezőkre és a nullszintű, összeszerelési nyelv programozására történt. A bonyolult feladatok elvégzésére tervezve a szoftvermérnököknek ötletes módon kellett kidolgozniuk a kódot a memória korlátozásaiba. És természetesen ebből a hadeverből még soha nem készültek, legalábbis nem a méret és komplexitás szintjére. A megadott időpontban az AGC-nek valószínűleg egyszerre több feladatot kell összehangolnia: a radartól történő leolvasás, a pálya kiszámítása, a giroszkópokon végrehajtott hibajavítások elvégzése, a lövöldöző nyomógombok meghatározása, valamint az adatok továbbítása a NASA földi állomásaira és új bemenetek felvétele a theastronautákból .
Hal Laning kidolgozta az úgynevezett végrehajtó programot, amely különféle prioritásokat osztott fel a feladatokra, és lehetővé tette a magas prioritással bíró feladatok lefeküdését az alacsony prioritásokkal szemben. A számítógép eloszthatja a memóriát különféle feladatok között, és nyomon tudja követni egy feladat megszakításának helyét.
A laboratóriumi szoftvercsapat szándékosan kezdte megtervezni a szoftvert olyan prioritási ütemezési képességgel, amely azonosítja a legfontosabb parancsokat, és lehetővé teszi, hogy azok a kevésbé fontos parancsok megszakítása nélkül futhassanak.
1965 őszére azonban a NASA számára nyilvánvalóvá vált, hogy az Apollo számítógép komoly bajban volt, mivel a programok fejlesztése jelentősen elmaradt az ütemezettől. A NASA nem fogadta el azt a tényt, hogy egy viszonylag ismeretlen mennyiségű, „szoftvernek” nevezett mennyiség késleltetheti az egész Apollo programot.
Következő: 3. rész, mindent kitalálva.
