Na konci padesátých let, než měla NASA nějaké záměry jít na Měsíc - nebo potřebovat počítač, aby se tam dostal - MIT Instrumentation Laboratory navrhla a postavila malou prototypovou sondu, v kterou doufala, že jednoho dne odletí na Mars (částečnou četbu pozadí) 1 tohoto příběhu zde). Tato malá sonda používala pro navigaci malý, základní univerzální počítač založený na inerciálních systémech pro balistické rakety, ponorky a letadla, které laboratoř navrhla a vyrobila pro armádu od druhé světové války.
Lidé v laboratoři Instrumentation Lab si mysleli, že jejich koncept Mars Probe - a zejména navigační systém - by byl zajímavý pro ty, kteří se podílejí na vyvíjejícím se výzkumu planetárních průzkumů, jako jsou americké letectvo a Jet Propulsion Laboratory. Když se k nim však laboratoř MIT přiblížila, žádný subjekt se nezajímal. Letectvo vycházelo z kosmického podnikání a JPL měla v plánu provozovat vlastní planetární kosmickou loď a navigovat z velkého zlatého komunikačního talíře v poušti Mojave. Radarová miska 26 metrů byla zkonstruována pro sledování časných robotických sond Pioneer.
Letectvo i JPL navrhly, aby laboratoř hovořila o vytvoření nově vytvořené organizace NASA.
Členové laboratoře navštívili Hugh Dryden, zástupce administrátora NASA ve Washingtonu D.C., a Roberta Chiltona, který vedl pobočku NASA Flight Dynamics Branch ve výzkumném centru Langley Research Center. Oba muži si mysleli, že laboratoř provedla na designu velmi dobrou práci, zejména na naváděcím počítači. NASA se rozhodla dát laboratoři 50 000 dolarů, aby pokračovaly ve studiu tohoto konceptu.
Později bylo uspořádáno setkání mezi vůdcem laboratoře, Dr. Charlesem Starkem Drapem a dalšími vůdci NASA, aby probrali různé plány dlouhého doletu, které měla NASA na mysli, a jak by se návrhy laboratoře mohly hodit do kosmické lodi pilotované lidmi. Po několika setkáních bylo určeno, že systém by měl sestávat z univerzálního digitálního počítače s ovládacími prvky a displeji pro astronauty, vesmírného sextantu, inerciální naváděcí jednotky s gyroskopy a akcelerometry a veškeré podpůrné elektroniky. Ve všech těchto diskusích se všichni shodli na tom, že by astronaut měl hrát roli při provozování kosmické lodi a ne jen být na cestě. A všem lidem NASA se zvláště líbila samostatná navigační schopnost, protože existoval strach, že Sovětský svaz by mohl narušovat komunikaci mezi kosmickou lodí USA a zemí, což by ohrozilo misi a životy astronautů.
Pak se však narodil Projekt Apollo. Prezident John F. Kennedy vyzval NASA v dubnu 1961, aby přistál na Měsíci a vrátil se bezpečně na Zemi - to vše před koncem desetiletí. O jedenáct týdnů později, v srpnu 1961, byla podepsána první hlavní smlouva pro Apollo s MIT Instrumentation Laboratory na vybudování naváděcího a navigačního systému.
"Měli jsme smlouvu," řekl Dick Battin, inženýr z laboratoře Lab, který byl součástí designového týmu Mars Probe, "ale ... netušili jsme, jak to uděláme, než zkusit to modelovat po našem Marsu." sonda."
Součástí tradice počítače Apollo Guidance Computer (AGC) je to, že některé ze specifikací uvedených v 11stránkovém návrhu laboratoře byly Doc Draperem v podstatě vytaženy z tenkého vzduchu. Pro nedostatek lepších čísel - a protože věděl, že by se muselo zmínit uvnitř kosmické lodi - uvedl, že váží 100 liber, má velikost 1 kubická stopa a spotřebuje méně než 100 wattů energie.
Ale v té době bylo známo jen velmi málo specifik o jakékoli jiné součásti Apolla nebo kosmické lodi, protože nebyly uzavřeny žádné další smlouvy, a NASA ještě nerozhodla o její metodě (přímý výstup, Zemská dráha Rendezvous nebo Lunární dráha Rendezvous) a typy kosmických lodí, které se dostanou do Muny.
"Řekli jsme:" Nevíme, co to je za práci, ale toto je počítač, který máme, a my na tom budeme pracovat, pokusíme se ho rozšířit, uděláme vše, co můžeme, "řekl Battin . "Ale byl to jediný počítač, který má v zemi kdokoli, kdo by mohl dělat tuto práci ... ať už je tato práce jakákoli."
Battin si vzpomněl, jak zpočátku bude možností létat na Měsíc setkání na oběžné dráze Země, kde by různé části kosmické lodi byly vypuštěny ze Země a spojeny na oběžné dráze Země a letět na Měsíc a přistát tam jako celek. Nakonec se však podařilo získat lunární oběžnou dráhu, kde by se lander oddělil od velitelského modulu a přistál na Měsíci.
"Takže, když se to stalo, pak byla otázka ... potřebujeme pro Lunární modul úplně nový a odlišný systém vedení, než jaký máme pro Příkazový modul?" Řekl Battin. "Co s tím uděláme?" Přesvědčili jsme NASA, aby v obou kosmických lodích používal stejný [počítačový] systém. Mají různé mise, ale mohli jsme do měsíčního modulu vložit duplicitní systém. Tak jsme to udělali. “
Rané koncepční práce na počítači Apollo Guidance Computer (AGC) pokračovaly rychle, přičemž Battin a jeho kohorty Milt Trageser, Hal Laning, David Hoag a Eldon Hall vypracovali celkovou konfiguraci pro navádění, navigaci a řízení.
Pokyny znamenaly nasměrování pohybu plavidla, zatímco navigace odkazovala na co nejpřesnější určení aktuální polohy ve vztahu k budoucímu cíli. Řízení se týkalo řízení pohybů vozidla a ve vesmíru směry vztahující se k jeho poloze (vybočení, stoupání a převrácení) nebo rychlosti (rychlost a směr). Odbornost MIT se soustředila na navádění a navigaci, zatímco inženýři NASA - zejména ti, kteří měli zkušenosti s prací na projektu Merkur - zdůraznili vedení a kontrolu. Obě entity tedy spolupracovaly na vytvoření manévrů, které by byly vyžadovány na základě dat z gyroskopů a akcelerometrů a jak je učinit manévry součástí počítače a softwaru.
Pro laboratoř MIT Instrumentation Lab byla jednou z velkých starostí s počítačem Apollo Guidance Computer spolehlivost. Počítač by byl mozkem kosmické lodi, ale co kdyby selhal? Protože redundance byla známým řešením základního problému se spolehlivostí, lidé v laboratoři navrhli zahrnout dva počítače na palubě, jeden jako zálohu. Ale společnost North American Aviation - společnost vytvářející příkazové a servisní moduly Apollo - měla vlastní problémy, které splňovaly požadavky na hmotnost. Severoameričan se rychle postavil na požadavky na velikost a prostor dvou počítačů a NASA souhlasila.
Další myšlenka na zvýšení spolehlivosti zahrnovala náhradní desky a další moduly na palubě kosmické lodi, aby mohli astronauti „během letu udržovat“ výměnu vadných částí během doby ve vesmíru. Ale myšlenka, že astronaut vytahuje otevřený prostor nebo podlahovou desku, honí za vadné a vložení náhradní desky s plošnými spoji, když se blížilo k Měsíci, vypadalo nesmyslně - i když tato možnost byla nějakou dobu silně zvažována.
"Řekli jsme:" Právě děláme tento počítač spolehlivým, "vzpomněl si Battin. "Dnes bys byl vyřazen z programu, kdybys řekl, že ho postavíš tak, aby nezklamal." Ale to jsme udělali. “
Na podzim roku 1964 začala laboratoř navrhovat svou upgradovanou verzi AGC, aby využila výhod vylepšené technologie. Jedním z nejnáročnějších aspektů mise Apollo bylo množství výpočetní techniky v reálném čase potřebné pro navigaci kosmické lodi na Měsíc a zpět. Když inženýři v laboratoři poprvé začali pracovat na projektu, počítače se stále spoléhaly na analogovou technologii. Analogové počítače nebyly dostatečně rychlé nebo spolehlivé pro misi na Měsíc.
Integrované obvody, které byly vynalezeny v roce 1959, byly nyní schopnější, spolehlivější a menší; Mohli by nahradit dřívější návrhy za použití tranzistorových obvodů jádra, což by zabralo o 40 procent méně místa. Tak rychle, jak technologie pokročila od doby, kdy MIT získala smlouvu AGC v roce 1961, cítili se jisti, že dodací lhůta do prvního letu Apolla umožní větší pokrok v spolehlivosti a snad snížení nákladů. Tímto rozhodnutím se AGC stal jedním z prvních počítačů, které využívaly integrované obvody, a brzy se na výrobu prototypů počítačů Apollo použilo více než dvě třetiny celkového amerického výstupu mikroobvodů.
Titulek úvodního obrázku: Časný integrovaný obvod, známý jako integrovaný obvod Fairchild 4500a. Zdvořilost obrázku: Draper.
Přestože se začalo objevovat mnoho konstrukčních prvků počítačového hardwaru, v polovině šedesátých let se začalo objevovat otravné téma: paměť. Původní design, založený na sondě Mars, měl pouze 4 kilobajty slov pevné paměti a 256 slov vymazatelných. Jak NASA přidal více aspektů do programu Apollo, požadavky na paměť stále rostly, na 10 K, pak na 12, 16, 24 a nakonec na 36 Kilobajtů pevné paměti a 2 K oferasable.
Systém, který laboratoř vymyslela, se nazýval jádro lanové paměti, přičemž software byl pečlivě vytvořen pomocí drátu z niklové slitiny tkaného malými magnetickými „koblihami“, aby vytvořil nevymazatelnou paměť. V jazyce počítačových a nul, pokud to byl jeden, prošel koblihou; pokud to byla nula, drát kolem ní běžel. Pro jednu paměťovou komponentu to trvalo svazky půl míle drátu tkané přes 512 magnetických jader. Jeden modul mohl uložit více než 65 000 kusů informací.
Battin nazval proces konstrukce jádra-ropememory metodou LOL.
"Malé staré dámy," řekl. "Ženy v továrně Raytheon by doslova tkaly software do této paměti s jádrovým lanem."
Zatímco tkaní vykonávaly především ženy, nebyly nutně staré. Raytheon zaměstnával mnoho bývalých textilních dělníků, zběsilých v tkaní, kteří potřebovali dodržovat podrobné pokyny k tkaní drátů.
Když se poprvé vytvářely vzpomínky na jádro-lano, byl tento proces docela pracný: dvě ženy by seděly naproti sobě, aby si ručně tkaly proud drátů přes malé magnetické jádra, tlačily sondu s drátem připojeným z jedné strany na druhou. V roce 1965 byla znovu zavedena mechaničtější metoda tkaní drátů na základě textilních strojů používaných v tkalcovském průmyslu v Nové Anglii. Ale přesto byl tento proces extrémně pomalý a jeden program mohl trvat několik týdnů nebo dokonce měsíců, než se mohl utkat, s více času potřebným k jeho otestování. Jakákoli chyba v tkaní znamenala, že by musela být přepracována. Počítač Command Module obsahoval šest sad modulů jádro-lano, zatímco počítač Lunar Module držel sedm.
Celkem bylo v počítači přibližně 30 000 dílů. Každá součást by byla podrobena elektrickému testu a zátěžovému testu. Jakékoli selhání vyžadovalo odmítnutí komponenty.
"Ačkoli byla paměť spolehlivá," řekl Battin, "něco, co se NASA nelíbilo, je skutečnost, že se velmi brzy na vás muselo rozhodnout, jaký bude počítačový program." Zeptali se nás: „Co kdybychom změnili poslední minutu?“ A řekli jsme, že nemůžeme mít poslední minutové změny a kdykoli chcete změnit paměť, znamená minimálně šestitýdenní skluz. Když to NASAsaid bylo nesnesitelné, řekli jsme jim: „No, takhle je tento počítač takový a neexistuje žádný jiný takový počítač, který můžete použít.“
Při navrhování a budování všech hardwarových výzev, jak práce pokračovaly na AGC do roku 1965 a do roku 1966, velikost a složitost jiného aspektu vynikla: programování softwaru. Stalo se hlavním definičním problémem počítače při plnění časových os a specifikací.
Veškeré programování bylo v zásadě provedeno na programech a nulach, programování v jazyce assembleru. Při navrhování softwaru pro provádění komplikovaných úkolů museli softwaroví inženýři přijít s geniálním způsobem, aby kód zapadli do omezení paměti. A samozřejmě, nic z toho se nikdy předtím nestalo, alespoň ne na takovou úroveň a komplexnost. V daném čase bude možná muset AGC koordinovat několik úkolů najednou: takingreadings z radaru, výpočet trajektorie, provedení korekce chyb na gyroskopech, určení, které trysky by měly být vystřeleny, stejně jako přenos dat do pozemních stanic NASA a přijímání nových vstupů z divadel .
Hal Laning vymyslel to, čemu říkal výkonný program, který přiřazoval úkoly různým prioritám a umožnil plnit úkoly s vysokou prioritou před úkoly s nízkou prioritou. Počítač mohl přidělit paměť mezi různé úkoly a sledovat, kde byl úkol přerušen.
Softwarový tým laboratoře laboratoře začal úmyslně navrhovat software s možností plánování priorit, který by mohl identifikovat nejdůležitější příkazy a umožnit jejich spuštění bez přerušení z méně důležitých příkazů.
Na podzim roku 1965 se však pro NASA stalo zřejmé, že počítač Apollo měl vážné potíže, protože vývoj programů výrazně zaostal za plánem. Skutečnost, že relativně neznámé množství zvané „software“ může zpozdit celý program Apollo, nebyla NASA dobře přijata.
Další: Část 3, vše na to.
