Piecdesmitā gadsimta piecdesmito gadu beigās, pirms NASA nebija nodomu doties uz Mēnesi vai arī tur vajadzēja datoru, MIT instrumentācijas laboratorija bija izstrādājusi un uzbūvējusi nelielu prototipa zondi, pēc kuras viņi cerēja, ka kādu dienu lidos uz Marsu (daļēji lasīt fonu) 1 no šī stāsta šeit). Šī mazā zonde navigācijai izmantoja mazu, rudimentāru vispārēja lietojuma datoru, kura pamatā bija ballistisko raķešu, zemūdenu un lidaparātu inerces sistēmas, kuras laboratorija bija izstrādājusi un uzbūvējusi militārpersonām kopš Otrā pasaules kara.
Instrumentācijas laboratorijas ļaudis domāja, ka viņu Marsa zondes koncepcija - un jo īpaši navigācijas sistēma - interesēs tos, kas iesaistīti jaunos planētas izpētes centienos, piemēram, ASV gaisa spēkus un reaktīvo dzinēju vilces laboratoriju. Kad MIT laboratorija vērsās pie viņiem, neviena vienība neinteresēja. Gaisa spēki izgāja no kosmosa biznesa, un JPL bija iecerējis vadīt savus planētu kosmosa kuģus, veicot navigāciju no lielā Goldstone sakaru šķīvja Mojaves tuksnesī. 26 metru radara šķīvis tika konstruēts agrīno robotizēto Pioneer zondu izsekošanai.
Gan Gaisa spēki, gan JPL ieteica laboratoriju apspriest ar jaunizveidotās NASA organizācijas cilvēkiem.
Laboratorijas locekļi apmeklēja Nasa administratora vietnieku Hjūdžu Drydenu Vašingtonā un Robertu Čiltonu, kurš vadīja NASA lidojumu dinamikas filiāli Langlijas pētniecības centrā. Abi vīrieši uzskatīja, ka laboratorija ir veikusi ļoti labu darbu pie dizaina, it īpaši ar vadības datoru. NASA nolēma piešķirt laboratorijai USD 50 000, lai turpinātu pētījumus par šo koncepciju.
Vēlāk tika izveidota laboratorijas vadītāja Dr. Čārlza Stārka Drapera un citu NASA vadītāju tikšanās, lai pārrunātu dažādus NASA lielos attāluma plānus un to, kā laboratorijas dizains varētu ietilpt kosmosa kuģī, kuru izmēģina cilvēki. Pēc vairākām sanāksmēm tika nolemts, ka sistēmai jāsastāv no universāla digitāla datora ar vadības ierīcēm un displejiem astronautiem, kosmosa sekstantu, inerciālas vadības ierīces ar žiroskopiem un akselerometriem, kā arī no visas atbalsta elektronikas. Šajās diskusijās visi bija vienisprātis, ka astronautam vajadzētu būt nozīmīgam darbam ar kosmosa kuģi, nevis tikai būt līdzi. Un visiem NASA cilvēkiem īpaši patika autonomās navigācijas iespējas, jo bija bailes, ka Padomju Savienība varētu traucēt sakarus starp ASV kosmosa kuģi un zemi, apdraudot astronautu misiju un dzīvības.
Bet tad piedzima projekts Apollo. Prezidents Džons F. Kenedijs 1961. gada aprīlī izaicināja NASA nolaisties uz Mēness un droši atgriezties uz Zemes - tas viss notika pirms desmitgades beigām. Tikai pēc vienpadsmit nedēļām, 1961. gada augustā, tika parakstīts pirmais Apollo pamatlīgums ar MIT Instrumentācijas laboratoriju, lai izveidotu vadības un navigācijas sistēmu.
"Mums bija noslēgts līgums," sacīja Diks Battins, TheLab inženieris, kurš bija Mars Probe projektēšanas komandas loceklis, "bet… mums nebija ne mazākās nojausmas, kā mēs šo darbu veiksim, izņemot to, ka izmēģināsim to pēc mūsu Marsa zonde. ”
Daļa no Apollo Guidance Computer (AGC) mācības ir tāda, ka dažas no specifikācijām, kas uzskaitītas laboratorijas 11 lappušu priekšlikumā, Doc Draper pamatā izvilka no gaisa. Tā kā trūkst labāku numuru - un, zinot, ka tas ietilps kosmosa kuģa iekšienē, viņš teica, ka tas sver 100 mārciņas, ir 1 kubikpēdas liels un patērē mazāk nekā 100 vati jaudas.
Bet tajā laikā par visiem citiem Apollo komponentiem vai kosmosa kuģiem bija zināms ļoti maz specifikāciju, jo citi līgumi netika atļauti, un NASA vēl nebija izlēmusi par tās metodi (tieša pacelšanās, Earth Orbit Rendezvous vai Lunar Orbit Rendezvous) un kosmosa kuģu veidi, kā nokļūt mobilajā telefonā.
"Mēs teicām:" Mēs nezinām, kāds ir darbs, bet šis ir mūsu dators, un mēs pie tā strādāsim, mēģināsim to paplašināt, darīsim visu, kas spēsim, "" sacīja Batins . "Bet tas bija vienīgais dators, kāds ikvienam ir valstī, kurš, iespējams, varētu veikt šo darbu ... lai kāds arī būtu šis darbs."
Battins atgādināja, kā sākumā iespēja lidot uz Mēnesi bija satikšanās ar Zemes orbītu, kur dažādas kosmosa kuģa daļas tiks palaistas no Zemes un apvienotas Zemes orbītā un lidotas uz Mēnesi un no turienes nolaidīsies kopumā. Bet galu galā uzvarēja Mēness orbītas satikšanās koncepcija - kur zemnieks atdalīsies no pavēlniecības moduļa un nolaidīsies uz Mēness.
"Tad, kad tas notika, tad jautājums bija… vai mums Mēness modulim ir vajadzīga pilnīgi jauna un atšķirīga vadības sistēma, nekā mums ir komandu modulim?" Batins teica. “Ko mēs ar to darīsim? Mēs pārliecinājām NASA abos kosmosa kuģos izmantot to pašu [datoru] sistēmu. Viņiem ir dažādas misijas, taču Mēness modulī mēs varētu ievietot sistēmas dublikātu. Tā mēs rīkojāmies. ”
Sākotnējais konceptuālais darbs pie Apollo Guidance Computer (AGC) notika ātri, Battinam un viņa grupām Milt Trageser, Hal Laning, David Hoag un Eldon Hall izstrādājot vispārējo vadības, navigācijas un vadības konfigurāciju.
Norādījumi nozīmēja kuģa kustības virzīšanu, savukārt navigācija attiecās uz iespējami precīzu pašreizējās atrašanās vietas noteikšanu attiecībā uz nākotnes galamērķi. Kontrole attiecas uz transportlīdzekļa kustības virzīšanu un kosmosā virzieniem, kas saistīti ar tā stāvokli (pagrieziena virziens, slīpums un ritenis) vai ātrumu (ātrumu un virzienu). MIT ekspertīzes centrā bija vadība un navigācija, savukārt NASA inženieri - īpaši tie, kuriem bija pieredze darbā ar projektu Mercury - uzsvēra vadību un kontroli. Tātad, abas vienības strādāja kopā, lai izveidotu manevrus, kas būtu nepieciešami, pamatojoties uz giroskopu un akselerometru datiem, un kā padarīt manevrus par datora un programmatūras daļu.
MIT instrumentācijas laboratorijai viens liels uztraukums par Apollo Guidance Computer bija uzticamība. Dators būtu kosmosa kuģa smadzenes, bet kas būtu, ja tas neizdotos? Tā kā atlaišana bija zināms ticamības pamata problēmas risinājums, The Lab cilvēki ieteica bortā iekļaut divus datorus ar vienu kā rezerves kopiju. Bet Ziemeļamerikas aviācijai - uzņēmumam, kas būvēja Apollo pavēlniecības un dienesta moduļus - bija savas nepatikšanas, kas atbilda svara prasībām. Ziemeļamerikānis ātri izteicās par divu datoru izmēriem un vietu, un NASA tam piekrita.
Cita ideja par paaugstinātu uzticamību ietvēra rezerves shēmu dēļu un citu moduļu turēšanu kosmosa kuģī, lai astronauti varētu veikt “tehnisko apkopi”, aizstājot bojātās detaļas, atrodoties kosmosā. Bet ideja par astronautu, kas atvelk nodalījumu vai grīdas dēli, meklējot defektu moduļa ievietošana un rezerves shēmas plates ievietošana, tuvojoties Mēnesim, šķita izveicīga - kaut arī šī iespēja diezgan ilgi tika stingri apsvērta.
“Mēs teicām:“ Mēs tikai padarīsim šo datoru uzticamu ”,” atcerējās Battins. “Šodien jūs tiksit izslēgts no programmas, ja jūs teicāt, ka plānojat to veidot tā, lai tā neizdodas. Bet to mēs izdarījām. ”
Līdz 1964. gada rudenim laboratorija sāka izstrādāt savu modernizēto AGC versiju, galvenokārt, lai izmantotu uzlabotās tehnoloģijas. Viens no izaicinošākajiem “Apollo” misijas aspektiem bija reālā laika skaitļošanas līdzekļu daudzums, kas vajadzīgs, lai naviģētu kosmosa kuģī uz Mēnesi un atpakaļ. Kad laboratorijas inženieri pirmo reizi sāka darbu pie projekta, datori joprojām paļāvās uz analogo tehnoloģiju. Analogie datori nebija ātri vai pietiekami uzticami, lai varētu doties uz Mēnesi.
Integrētās shēmas, kuras tikko tika izgudrotas 1959. gadā, tagad bija spējīgākas, uzticamākas un mazākas; tie varētu aizstāt iepriekšējos dizainus, izmantojot tranzistora kodolu shēmas, aizņemot apmēram 40 procentus mazāk vietas. Tiklīdz tehnoloģija bija attīstījusies, kopš MIT ieguva AGC līgumu 1961. gadā, viņi jutās pārliecināti, ka sagatavošanās laiks līdz Apollo pirmajam lidojumam ļaus panākt lielāku uzticamību un, cerams, samazināt izmaksas. Ar šo lēmumu AGC kļuva par vienu no pirmajiem datoriem, kas izmanto integrētās shēmas, un drīz vien vairāk nekā divas trešdaļas no kopējā ASV mikroshēmu izlaides tika izmantotas Apollo datoru prototipu celtniecībai.
Galvenā attēla paraksts: Agrīna integrēta shēma, kas pazīstama kā Fairchild 4500a integrētā shēma. Attēla pieklājība: Draper.
Kaut arī daudzi datortehnikas dizaina elementi sāka parādīties vietā, 1960. gadu vidū kļuva acīmredzams nervozs jautājums: atmiņa. Oriģinālajā dizainā, kura pamatā bija Marsa zonde, bija tikai 4 kilobaitu vārdi ar fiksētu atmiņu un 256 izdzēšami vārdi. Kad NASA pievienoja citus Apollo programmas aspektus, atmiņas vajadzības turpināja pieaugt līdz 10 K, pēc tam līdz 12, 16, 24 un, visbeidzot, līdz 36 kilobitiem fiksētās atmiņas un 2 K izmantojamās.
Lab laboratorijas izveidoto sistēmu sauca par galveno virvju atmiņu, un programmatūra tika rūpīgi izveidota ar niķeļa sakausējuma stiepli, kas austi caur sīkiem magnētiskiem “virtuļiem”, lai izveidotu neizdzēšamu atmiņu. Datoru un nulles valodā, ja tā bija viena, tā izgāja cauri virtulim; ja tā bija nulle, vads ap to skrēja. Vienai atmiņas sastāvdaļai vajadzēja pusjūdzes stieples saišķus, kas austi caur 512 magnētiskajiem kodoliem. Viens modulis varētu saglabāt vairāk nekā 65 000 informācijas vienību.
Battins sauca virves atmiņas konstruēšanas procesu par LOL metodi.
"Mazas vecās dāmas," viņš teica. "Sievietes Raytheon rūpnīcā burtiski ienesīs programmatūru šajā galveno virvju atmiņā."
Kamēr sievietes galvenokārt veica aušanu, viņas nebija obligāti vecas. Raytheon nodarbināja daudzus bijušos tekstilrūpniecības darbiniekus, kas bija prasmīgi aušanā, un, lai austu stieples, viņiem bija jāievēro detalizēti norādījumi.
Kad pirmo reizi tika veidotas atmiņas par galveno virvi, process bija diezgan darbietilpīgs: divas sievietes sēdēja viena otrai pāri un ar rokām aust vadu straumi caur sīkiem magnētiskiem serdeņiem, stumjot zondi ar stiepli, kas piestiprināta no vienas puses otram. Līdz 1965. gadam tika ieviesta mehāniskāka stiepļu aušanas metode, kuras pamatā bija tekstilmašīnas, kuras izmanto Jaunanglijas aušanas nozarē. Bet tomēr process bija ārkārtīgi lēns, un vienas programmas aušanai varēja būt vajadzīgas vairākas nedēļas vai pat mēneši, un tā pārbaudei bija nepieciešams vairāk laika. Visas aušanas kļūdas nozīmēja, ka tā būs jāpārskata. Komandu moduļa datorā bija seši galveno virvju moduļu komplekti, bet Mēness moduļa datorā - septiņi.
Kopumā datorā bija aptuveni 30 000 detaļu. Katrai sastāvdaļai jāveic elektriskā pārbaude un stresa pārbaude. Jebkura kļūme izraisīja komponenta noraidīšanu.
"Kaut arī atmiņa bija uzticama," sacīja Batīns, "viss, kas NASA nepatika par to, bija fakts, ka ļoti agri jums vajadzēja izlemt, kāda būs datorprogramma. Viņi mums jautāja: “Ko darīt, ja mums būtu izmaiņas pēdējā brīdī?”, Un mēs teicām, ka mums nevar būt pēdējās minūtes izmaiņas, un, ja jūs vēlaties mainīt atmiņu, tas nozīmē minimumu sešu nedēļu laikā. Kad NASA teica, ka tas ir nepieļaujami, mēs viņiem teicām: "Nu, tieši tā, tas ir datori, un nav neviena cita tāda datora, kuru jūs varētu izmantot."
Projektējot un būvējot visu aparatūru, bija grūti, tā kā darbs pie AGC attīstījās līdz 1965. gadam un nonāca 1966. gadā, un izcēlās cita aspekta lielums un sarežģītība: programmatūras programmēšana. Tas kļuva par galveno datora galveno problēmu, ievērojot gan termiņus, gan specifikācijas.
Visa programmēšana pamatā tika veikta programmās ar nulles līmeni, montāžas valodas programmēšanu. Projektējot programmatūru sarežģītu uzdevumu veikšanai, programmatūras inženieriem bija jānāk klajā ar atjautīgiem veidiem, kā iekļaut kodu atmiņas ierobežojumos. Un, protams, neviens no šiem hadever nav izdarīts agrāk, vismaz ne līdz šim mēroga un sarežģītības līmenim. Dotajā laikā AGC, iespējams, nāksies koordinēt vairākus uzdevumus uzreiz: nolasīt datus no radara, aprēķināt trajektoriju, veikt kļūdu labojumus žiroskopos, noteikt, kuri virzītāji jāatslēdz, kā arī pārsūtīt datus NASA zemes stacijām un veikt jaunus ievadus no theastronautiem. .
Hal Laning izstrādāja to, ko viņš sauca par izpildprogrammu, kas uzdevumiem piešķīra dažādas prioritātes un ļāva augstas prioritātes uzdevumiem gulēt pirms zemas prioritātes uzdevumiem. Dators varēja sadalīt atmiņu dažādiem uzdevumiem un sekot līdzi tam, kur kāds uzdevums tika pārtraukts.
Laboratorijas programmatūras komanda apzināti sāka izstrādāt programmatūru ar prioritāru plānošanas iespēju, kas varētu noteikt vissvarīgākās komandas un ļaut tām darboties bez pārtraukuma no mazāk svarīgām komandām.
Tomēr līdz 1965. gada rudenim NASA kļuva acīmredzams, ka Apollo dators ir nonācis nopietnās nepatikšanās, jo programmu izstrāde ievērojami atpalika no grafika. Fakts, ka samērā nezināms daudzums, ko sauc par “programmatūru”, varētu aizkavēt visu Apollo programmu, NASA nebija labi uztvēris.
Nākamais: 3. daļa, visu to izdomājot.
