Konec petdesetih let prejšnjega stoletja, preden je NASA nameravala oditi na Luno - ali pa je za to potrebovala računalnik - je laboratorij za meritve MIT zasnoval in zgradil majhno prototipno sondo, za katero so upali, da bo nekega dne odletela na Mars (delno preberite ozadje) 1 te zgodbe tukaj). Ta mala sonda je za navigacijo uporabljala majhen rudimentarni računalnik splošne namene, ki temelji na inercialnih sistemih balističnih raket, podmornic in letal, ki jih je laboratorij zasnoval in gradil za vojsko od druge svetovne vojne.
Ljudje v laboratoriju za instrumentacijo so mislili, da bi njihov koncept Mars Sonda - in zlasti navigacijski sistem - zanimiv za tiste, ki sodelujejo v novih prizadevanjih za raziskovanje planetov, kot so ameriške zračne sile in laboratorij za reaktivni pogon. Ko pa se je približal laboratorij MIT, nobena entiteta ni bila zainteresirana. Letalske sile so se izpuščale iz vesoljskega posla, JPL pa je načrtoval upravljanje lastnih planetarnih vesoljskih plovil, ki so opravljali navigacijo iz velike komunikacijske plošče Goldstone v puščavi Mojave. 26-metrska radarska plošča je bila izdelana za sledenje zgodnjim robotskim sondam Pioneer.
Vojaška sila in JPL sta predlagala, da bi se laboratorij pogovarjal z novoustanovljeno organizacijo NASA.
Člani laboratorija so obiskali Hugha Drydena, namestnika administratorja NASA v Washingtonu, D., in Roberta Chiltona, ki je vodil Nasino vejo za dinamiko letenja v raziskovalnem centru Langley. Oba moška sta mislila, da je laboratorij opravil zelo dobro delo na zasnovi, zlasti na računalniku z usmeritvami. NASA se je odločila, da bo dala laboratoriju 50.000 dolarjev za nadaljevanje študija tega koncepta.
Kasneje je bil ustanovljen sestanek med vodjo laboratorija, dr. Charlesom Starkom Draperjem in drugimi vodji Nasine, da bi razpravljali o različnih načrtih dolgega dosega, ki jih je NASA imela v mislih, in o tem, kako bi se lahko projekti laboratorija vklopili v vesoljsko plovilo, ki ga pilotirajo ljudje. Po več srečanjih je bilo ugotovljeno, da mora sistem vsebovati digitalni računalnik splošne namene s krmilnimi in prikazovalniki za astronavte, vesoljski sekstant, inercijsko vodilno enoto z žiroskopi in merilniki pospeška ter vso podporno elektroniko. V vseh teh razpravah so se vsi strinjali, da mora imeti astronavt svojo vlogo pri upravljanju vesoljskega plovila in ne samo biti zraven. In vsem NASA ljudem je bila posebej všeč samostojna navigacijska sposobnost, saj je obstajala bojazen, da bi Sovjetska zveza lahko posegla v komunikacije med ameriškim vesoljskim plovilom in zemljo, kar bi ogrozilo misijo in življenje astronavtov.
Toda takrat se je rodil Project Apollo. Predsednik John F. Kennedy je aprila 1961 NASA izzival, naj pristane na Luni in se varno vrne na Zemljo - vse pred koncem desetletja. Le enajst tednov pozneje, avgusta 1961, je bila z instrumentom MIT Instrumentation Laboratory podpisana prva glavna pogodba za Apollo za izgradnjo sistema vodenja in navigacije.
"Imeli smo pogodbo," je dejal Dick Battin, inženir laboratorija, ki je bil del oblikovalske ekipe Mars Probe, "ampak ... nismo imeli pojma, kako bomo to delo opravili, razen da bi ga poskusili modelirati po našem Marsu sonda. "
Doc Draper je del specifikacij Apollo Guidance Computer (AGC) del specifikacij, navedenih v predlogu za 11 strani laboratorija, v bistvu izvlekel iz zraka. Zaradi pomanjkanja boljših številk - in ker je vedel, da se bo moralo prilegati v vesoljsko plovilo - je rekel, da bo tehtal 100 kilogramov, imel velikost 1 kubično nogo in porabil manj kot 100 vatov moči.
Toda v tistem času je bilo znanih zelo malo podatkov o katerem koli drugem sestavnem delu ali vesoljskem plovilu Apollo, saj nobena druga pogodba ni bila dovoljena, in NASA se še ni odločila za svojo metodo (neposreden vzpon, Zemljino orbito Rendezvous ali Lunar Orbit Rendezvous) in vrste vesoljskih plovil, da pridete do Meseca.
"Rekli smo:" Ne vemo, kaj je delo, vendar je to računalnik, ki ga imamo, in delali bomo na njem, poskušali ga bomo razširiti, naredili bomo vse, kar lahko, "" je dejal Battin . "Toda to je bil edini računalnik v državi, ki bi to delo lahko opravil ... ne glede na to."
Battin se je spomnil, kako je sprva možnost letenja na Luno predstavljala zemeljsko orbito, kjer bi se različni deli vesoljskega plovila izstrelili z Zemlje in združili v Zemljino orbito ter leteli na Luno in tam pristali v celoti. Toda sčasoma je koncept srečanja z lunarno orbito zmagal - tam, kjer bi se zemlja oddaljila od poveljniškega modula in pristala na Luni.
"Torej, ko je do tega prišlo, je bilo vprašanje ... Ali potrebujemo povsem nov in drugačen sistem vodenja za Lunarni modul, kot ga imamo za ukazni modul?" Je rekel Battin. "Kaj bomo storili s tem? Naso smo prepričali, da v obeh vesoljskih ladjah uporablja isti [računalniški] sistem. Imajo različne misije, vendar bi lahko v lunarni modul postavili podvojen sistem. To smo storili. "
Zgodnje konceptualno delo na računalniku za usmerjanje Apollo (AGC) se je hitro nadaljevalo, Battin in njegovi sorodniki Milt Trageser, Hal Laning, David Hoag in Eldon Hall so izdelali celotno konfiguracijo za usmerjanje, navigacijo in nadzor.
Smernice so pomenile usmerjanje gibanja plovila, medtem ko se je navigacija nanašala na določitev sedanjega položaja kar se da natančno glede na prihodnji cilj. Nadzor se je nanašal na usmerjanje gibov vozila, v vesolju pa na smer, ki se nanaša na njegovo lego (nagib, nagib in kotaljenje) ali hitrost (hitrost in smer). Strokovnost MIT je bila usmerjena v usmerjanje in navigacijo, medtem ko so Nasini inženirji - zlasti tisti, ki so imeli izkušnje z izvajanjem Project Mercuryja - poudarili vodenje in nadzor. Tako sta obe entiteti sodelovali pri ustvarjanju manevrov, ki bi jih potrebovali na podlagi podatkov iz žiroskopov in merilnikov pospeška ter kako manevri postati del računalnika in programske opreme.
V laboratoriju za merjenje instrumentov MIT je bila ena velika skrb za usmerjevalni računalnik Apollo zanesljivost. Računalnik bi bil možgani vesoljskega plovila, a kaj, ko ne bi uspel? Ker je bila odpuščanje znana rešitev osnovne težave z zanesljivostjo, so ljudje v The Lab predlagali vključitev dveh računalnikov na krovu, enega pa kot varnostno kopijo. Toda severnoameriško letalstvo - podjetje, ki je gradilo poveljniški in servisni modul Apollo - je imelo svoje težave pri izpolnjevanju zahtev glede teže. Severni Američan je hitro omejil zahteve glede velikosti in prostora dveh računalnikov in NASA se je strinjala.
Druga ideja za večjo zanesljivost je vključevala namestitev rezervnih vezi in drugih modulov na vesoljskem plovilu, da bi astronavti lahko "vzdrževali med letom" in nadomeščali okvarjene dele med tem, ko so bili v vesolju. Toda ideja, da bi astronavt odprl prostor ali talno desko, je lovil za pokvarjenim modula in vstavljanje rezervnega vezja med nastopom na Luno se je zdelo nesmiselno - čeprav je bila ta možnost že dolgo časa močno upoštevana.
"Rekli smo," ravnokar bomo ta računalnik naredili zanesljivega, "" se je spominjal Battin. "Danes bi vas vrgli iz programa, če bi rekli, da ga boste zgradili tako, da ne bo propadel. Ampak to smo storili. "
Do jeseni 1964 je The Lab začel oblikovati svojo nadgrajeno različico AGC, predvsem zato, da je izkoristil izboljšano tehnologijo. Eden najzahtevnejših vidikov misije Apollo je bila količina računalnikov v realnem času, potrebnih za plovbo vesoljskega plovila do Lune in nazaj. Ko so inženirji v laboratoriju prvič začeli delati na projektu, so se računalniki še vedno opirali na analogno tehnologijo. Analogni računalniki niso bili dovolj hitri ali dovolj zanesljivi za misijo na Luno.
Integrirana vezja, ki so jih šele izumili leta 1959, so bila zdaj bolj sposobna, zanesljiva in manjša; lahko nadomestijo starejše zasnove z uporabo osnovnih tranzistorskih vezij, ki zavzamejo približno 40 odstotkov manj prostora. Takoj, ko je tehnologija napredovala, odkar je MIT zmagal s pogodbo AGC leta 1961, so bili prepričani, da bo vodilni čas do prvega leta Apolla omogočil večji napredek v zanesljivosti in upajmo, da bo znižal stroške. S to odločitvijo je AGC postal eden prvih računalnikov, ki je uporabljal integrirana vezja in kmalu je bilo za gradnjo prototipov računalnikov Apollo več kot dve tretjini celotnega ameriškega izida mikrovezja.
Napis s svinčeno sliko: zgodnji integrirani vezje, znano kot integrirano vezje Fairchild 4500a. Vljudnost do slike: Draper.
Čeprav se je začelo pojavljati veliko oblikovalskih elementov za računalniško strojno opremo, je do sredine 60. let postalo očitno vprašanje: spomin. Prvotna zasnova, ki je temeljila na sondi Mars, je imela samo 4 kilobajte nespremenljivega pomnilnika in 256 besed izbrisanih. Ker je NASA dodala več vidikov programu Apollo, so se potrebe po pomnilniku nenehno povečevale, in sicer na 10 K, nato na 12, 16, 24 in končno na 36 Kilobi fiksnega pomnilnika in 2 K uporabnega.
Sistem, ki ga je razvil laboratorij, se je imenoval jedrni vrvni spomin, programska oprema pa je bila skrbno ustvarjena z žico iz zlitine niklje, prepletena skozi drobne magnetne 'krofe', da bi ustvarila spomin, ki ga ni mogoče izbrisati V jeziku računalniških in ničel je, če je bil to en, tekel skozi krof; če je bila nič, je žica tekla okoli nje. Za eno komponento spomina so potrebovali snope pol milje žice, ki se je vil skozi 512 magnetnih jeder. En modul lahko shrani več kot 65.000 informacij.
Battin je postopek gradnje jedrne ropememorije poimenoval po metodi LOL.
"Male stare dame," je rekel. "Ženske v tovarni Raytheon bi programsko opremo dobesedno vdele v ta jedrni vrv."
Medtem ko so ženske v glavnem opravljale tkanje, niso bile nujno stare. Raytheon je zaposlil veliko nekdanjih tekstilnih delavcev, spretnih pri tkanju, ki so morali upoštevati podrobna navodila za tkanje žic.
Ko so se prvič zgradili spomini z jedrno vrvjo, je bil postopek precej delovno intenziven: dve ženski bi sedeli drug na drugega in ročno tkali tok žic skozi drobna magnetna jedra in potiskali sondo z žico, pritrjeno z ene strani na drugo. Do leta 1965 so ponovno uvedli bolj mehanski način tkanja žic, ki temelji na tekstilnih strojih, ki se uporabljajo v tkalni industriji Nove Anglije. Vendar je bil postopek izredno počasen in en program je lahko trajal nekaj tednov ali celo mesecev, pri čemer je bilo potrebno več časa za njegovo preizkušanje. Vsaka napaka pri tkanju je pomenila, da jo bo treba na novo urediti. Računalnik Command Module je vseboval šest sklopov modulov z jedrno vrvjo, računalnik Lunar Module pa sedem.
Skupaj je bilo v računalniku približno 30.000 delov. Vsaka komponenta bi se lahko preizkusila z električnim testom in stresom. Vsaka napaka zahteva zavrnitev komponente.
"Čeprav je bil spomin zanesljiv," je dejal Battin, "vse, kar NASA ni bilo všeč, je dejstvo, da ste zelo zgodaj morali odločiti, kakšen bo računalniški program. Spraševali so nas: "Kaj pa, če bi imeli spremembo v zadnjem trenutku?" In rekli smo, da ne moremo imeti sprememb v zadnjem trenutku, kadarkoli pa želite spremeniti spomin, pomeni minuto šest tednov. Ko je NASAsaid povedal, da je bilo nevzdržno, smo jim rekli: "No, tako je računalnik, in še nobenega drugega računalnika, kot bi ga lahko uporabljali."
Med načrtovanjem in gradnjo vse strojne opreme so bili izzivi, ko je delo na AGC-ju potekalo do leta 1965 in leta 1966, izstopalo obseg in zapletenost drugega vidika: programiranje programske opreme. Postala je glavna opredeljujoča težava računalnika pri izpolnjevanju časovnih rokov in specifikacij.
Vse programiranje je bilo v bistvu narejeno na programih na ničelnem nivoju, montažnem jeziku. Pri načrtovanju programske opreme za izvajanje zapletenih nalog so morali inženirji programske opreme iznajdljivo iznajdljivo prilagoditi kodo v pomnilniške omejitve. In seveda nobeden od tega hadeverja ni bilo storjeno prej, vsaj ne do te stopnje obsega in zahtevnosti. Če je bil določen čas, bo moral AGC naenkrat uskladiti več nalog: odčitavanje z radarja, računanje poti, izvajanje popravkov napak na žiroskopih, določitev, katere potisne potisnike je treba izstreliti, pa tudi posredovanje podatkov NASA-inim zemeljskim postajam in sprejemanje novih vhodov astronavtov .
Hal Laning je zasnoval tako imenovani izvršilni program, ki je nalogam dodeljeval različne prednostne naloge in dovolil bedone naloge, ki so bile pred prednostnimi nalogami. Računalnik je lahko razdelil pomnilnik med različne naloge in spremljal, kje je bila neka naloga prekinjena.
Programska skupina laboratorija je začela namerno načrtovati programsko opremo s prednostnim razporedom načrtovanja, ki bi lahko prepoznala najpomembnejše ukaze in jim omogočila nemoteno izvajanje manj pomembnih ukazov.
Toda do jeseni 1965 je za NASA postalo očitno, da je računalnik Apollo imel hude težave, saj je razvoj programov znatno zaostal. NASA ni dobro sprejela dejstva, da bi razmeroma neznana količina, imenovana „programska oprema“ lahko zavlekla celoten program Apollo.
Naslednji del: 3. del, ki ga razberemo.
