Krajem 1950-ih, prije nego što je NASA imala namjeru otići na Mjesec - ili trebati računalo da bi stigla tamo - MIT Instrumentation Laboratory je dizajnirao i izgradio malu prototipsku sondu za koju su se nadali da će jednog dana letjeti na Mars (pročitajte pozadinu dijelom 1 ove priče ovdje). Ova mala sonda koristila je mali, rudimentarni računar opće namjene za navigaciju, temeljen na inercijalnim sustavima balističkih raketa, podmornica i zrakoplova koji je laboratorij projektirao i gradio za vojsku još od Drugog svjetskog rata.
Ljudi u laboratoriju za instrumentaciju smatrali su da će njihov koncept Mars Sonda - i posebno navigacijski sustav - biti zanimljiv onima koji su uključeni u nove pokušaje planetarnog istraživanja, poput američkih zračnih snaga i Laboratorija za mlazni pogon. Ali kada im se laboratorij MIT prišao, niti jedan entitet nije bio zainteresiran. Zrakoplovstvo je izlazilo iz svemirskog posla, a JPL je planirao upravljati vlastitim planetarnim svemirskim brodom, radeći navigaciju iz velikog Goldstone komunikacijskog tanjura u pustinji Mojave. 26-metarski radarski tanjur napravljen je za praćenje ranih robotskih sonda Pioneer.
I zrakoplovstvo i JPL predložili su laboratorijski razgovor ljudima iz novoosnovane organizacije NASA.
Članovi laboratorija posjetili su Hugha Drydena, zamjenika administratora NASA-e u Washingtonu, D., i Roberta Chiltona, koji je vodio NASA-in ogranak za dinamiku leta u Langley istraživačkom centru. Obojica su mislila da je Lab odradio vrlo dobar posao na dizajnu, posebno na računalu za vođenje. NASA je odlučila dati laboratoriju 50 000 dolara za nastavak studija koncepta.
Kasnije je uspostavljen sastanak između vođe laboratorija, dr. Charlesa Starka Drapera i drugih NASA-inih čelnika kako bi razgovarali o različitim dugoročnim planovima koje je NASA imala na umu i kako bi se projekti laboratorija mogli uklopiti u svemirsku letjelicu kojom su upravljali ljudi. Nakon nekoliko sastanaka utvrđeno je da bi se sustav trebao sastojati od digitalnog računala opće namjene s kontrolama i zaslonom za astronaute, svemirskog sekstanata, inercijalne jedinice za navođenje s žiroskopima i akcelerometrima, te sve prateće elektronike. U svim tim raspravama, svi su se složili da bi astronaut trebao igrati ulogu u upravljanju svemirskim brodom, a ne samo biti prisutan u vožnji. A svi NASA-ini ljudi posebno su voljeli sposobnost samostalne plovidbe, jer postoji bojazan da bi Sovjetski Savez mogao ometati komunikaciju između američke svemirske letjelice i zemlje, što ugrožava misiju i živote astronauta.
Ali tada se rodio Projekt Apolon. Predsjednik John F. Kennedy u travnju 1961. izazvao je NASA-u sletjeti na Mjesec i sigurno se vratiti na Zemlju - i sve prije kraja desetljeća. Samo jedanaest tjedana kasnije, u kolovozu 1961., potpisan je prvi glavni ugovor za Apollo s instrumentnom laboratorijom MIT za izgradnju sustava za vođenje i navigaciju.
"Imali smo ugovor", rekao je Dick Battin, inženjer u laboratoriju koji je bio dio tima za projektovanje Mars Probe, "ali ... nismo imali pojma kako ćemo raditi ovaj posao, osim da ga isprobamo po modelu nakon našeg Marsa sonda."
Doc Draper je, naime, dio tehničkih podataka navedenih u Labovom prijedlogu od 11 stranica u osnovi izvukao iz zraka. Zbog nedostatka boljih brojeva - i znajući da bi se on trebao ugraditi u svemirski brod - rekao je da će težiti 100 kilograma, biti veličine 1 kubnog metra i trošiti manje od 100 vata snage.
Ali u to je vrijeme bilo vrlo malo podataka o bilo kojim drugim komponentama ili svemirskim brodovima, jer drugi ugovori nisu bili dozvoljeni, a NASA se još nije odlučila za njezinu metodu (izravni uspon, zemaljska orbita, randev ili lunarni orbitski sastav) i vrste svemirskih letjelica kako bi došli do mjeseca.
"Rekli smo:" Ne znamo koji je posao, ali ovo je kompjuter koji imamo i radit ćemo na njemu, pokušat ćemo ga proširiti, učinit ćemo sve što možemo ", rekao je Battin , "Ali to je bio jedini računar koji u zemlji može bilo tko raditi ovaj posao ... bez obzira na to."
Battin se prisjetio kako je isprva opcija za let na Mjesec trebala biti zemaljska orbita, gdje bi se različiti dijelovi svemirskog broda lansirali sa Zemlje i kombinirali u Zemljinu orbitu i letjeli ka Mjesecu i sletjeli tamo u cjelini. Ali na kraju je pobijedio koncept sastanka lunarne orbite - gdje bi se zemlja odvojila od zapovjednog modula i sletila na Mjesec.
"Pa kad je do toga došlo, postavljalo se pitanje ... treba li nam potpuno novi i drugačiji sustav navođenja za Lunarni modul od onog koji imamo za komandni modul?" Rekao je Battin. "Što ćemo u vezi s tim? Uvjerili smo NASA da koristi isti [računalni] sustav u obje svemirske letjelice. Imaju različite misije, ali mogli bismo staviti i duplikat u lunarni modul. To smo napravili. "
Rani konceptualni rad na Apollo Guidance Computer (AGC) odvijao se brzo, a Battin i njegove kolegice Milt Trageser, Hal Laning, David Hoag i Eldon Hall razrađivali su cjelokupnu konfiguraciju za usmjeravanje, navigaciju i kontrolu.
Vodenje je značilo usmjeravanje plovnog objekta, dok se navigacija odnosila na određivanje sadašnjeg položaja što je točnije moguće u odnosu na buduće odredište. Kontrola se odnosila na usmjeravanje kretanja vozila, a u svemirskim smjerovima koji se odnose na njegov položaj (kretanje, nagib i kotrljanje) ili brzinu (brzinu i smjer). MIT-ova stručnost usredotočena je na usmjeravanje i navigaciju, dok su NASA-ini inženjeri - posebno oni koji su imali iskustva radeći na Projektu Merkura - istakli vođenje i kontrolu. Dakle, dva su entiteta radila zajedno na stvaranju manevara koji bi bili potrebni na temelju podataka iz žiroskopa i akcelerometara i kako manevre učiniti dijelom računala i softvera.
Za laboratorij MIT Instrumentation jedna je velika briga oko Apollo Guidance Computer-a bila pouzdanost. Računalo bi bili mozak svemirske letjelice, ali što ako nije uspjelo? Budući da je višak bio poznato rješenje osnovnog problema s pouzdanošću, ljudi iz The Lab-a predložili su uključivanje dva računala na brodu, a jedno kao sigurnosna kopija. Ali zrakoplovstvo Sjeverne Amerike - tvrtka koja je gradila zapovijedne i uslužne module Apollo - imala je svoje probleme kako udovoljiti zahtjevima za težinom. Sjevernoamerikanci su se na brzinu zahuktali zahtjevima veličine i prostora za dva računala, a NASA se složila.
Još jedna ideja za povećanu pouzdanost uključivala je postavljanje ploča s rezervnim krugovima i drugih modula na svemirskom brodu kako bi astronauti mogli "održavati u letu" zamjenu neispravnih dijelova tijekom boravka u svemiru. Ali ideja astronauta da otvori odjeljak ili podnu ploču, tražeći neispravnog modula, i umetanje rezervne pločice dok se približavao Mjesecu činilo se besmislenim - iako je ova opcija jako dugo razmatrana.
"Rekli smo," upravo ćemo ovo računalo učiniti pouzdanim ", prisjetio se Battin. "Danas bi vas izbacili iz programa ako biste rekli da ćete ga izgraditi tako da ne propadne. Ali to smo napravili. "
Do jeseni 1964. godine Lab je počeo dizajnirati svoju nadograđenu verziju AGC-a, uglavnom kako bi iskoristio poboljšanu tehnologiju. Jedan od najizazovnijih aspekata misije Apolon bila je količina računanja u stvarnom vremenu koja je potrebna za plovidbu svemirskim brodom do Mjeseca i natrag. Kad su inženjeri u laboratoriju prvi put započeli s radom na projektu, računala su se još uvijek oslanjala na analognu tehnologiju. Analogna računala nisu bila brza ili dovoljno pouzdana za misiju na Mjesec.
Integrirani sklopovi, koji su tek izumljeni 1959. godine, sada su bili sposobniji, pouzdaniji i manji; mogli bi zamijeniti ranije dizajne koristeći jezgre tranzistorske sklopove, zauzimajući oko 40 posto manje prostora. Čim je tehnologija napredovala otkad je MIT pobijedio na ugovoru AGC 1961. godine, osjećali su se sigurni da će voditi vrijeme do prvog Apolonovog leta koji će omogućiti veći napredak u pouzdanosti i nadamo se smanjenje troškova. Tom odlukom, AGC je postao jedno od prvih računala koja su koristila integrirane sklopove, a ubrzo je preko dvije trećine ukupnog američkog izlaza mikro krugova korišteno za izgradnju prototipa računala Apollo.
Opis slike: Rani integrirani krug, poznat kao integrirani krug Fairchild 4500a. Ljubaznošću slika: Draper.
Iako su mnogi elementi dizajna računalnog hardvera počeli postavljati na svoje mjesto, gadno pitanje do sredine 1960-ih postalo je očito: pamćenje. Izvorni dizajn, temeljen na sondi Mars, imao je samo 4 kilobajta riječi fiksne memorije i 256 riječi koje se mogu izbrisati. Kako je NASA dodala više aspekata programu Apollo, potrebe za memorijom su se stalno povećavale, na 10 K, zatim 12, 16, 24 i konačno na 36 Kiloba nepokretne memorije i 2 K iskoristive memorije.
Sustav koji je laboratorij osmislio nazvan je jezgrom užeta s memorijom, a softver je pažljivo kreiran žicom od legure nikla protkane sitnim magnetskim 'krafnama' da bi se stvorila memorija koja se ne može izbrisati. Na jeziku računalnih i nula, ako je bio jedan, projurio je kroz krafnu; ako je bila nula, žica se vrtila oko nje. Za jednu memorijsku komponentu trebalo je snopove žice od pola milje propletene kroz 512 magnetskih jezgara. Jedan modul može pohraniti više od 65.000 informacija.
Battin je postupak konstruiranja jezgre-ropememorije nazvao metodom LOL.
"Male stare dame", rekao je. "Žene u tvornici Raytheon doslovno bi softver ugradile u ovu jezgru."
Dok su žene prvenstveno obavljale tkanje, nisu nužno bile stare. Raytheon je zaposlio mnoge bivše tekstilne radnike, vješte u tkanju, koji su trebali slijediti detaljne upute za tkanje žica.
Kad su se prvi put izgradila sjećanja s jezgrom užeta, proces je bio prilično naporan: dvije žene sjedale bi jedna preko druge i rukom tkale struju žica kroz sitne magnetske jezgre gurajući sondu s žicom pričvršćenom s jedne strane na drugu. Do 1965. godine opet je uvedena mehanička metoda tkanja žica, koja se temelji na tekstilnim strojevima koji se koriste u tkalskoj industriji Nove Engleske. Međutim, proces je bio vrlo spor, a jednom programu je bilo potrebno nekoliko tjedana, pa čak i nekoliko mjeseci, s više vremena za njegovo testiranje. Svaka pogreška u tkanju značila je da ga treba preraditi. Računalo Command Module sadržavalo je šest setova modula s jezgrom užeta, dok je računalo Lunar Module držalo sedam.
Ukupno je u računaru bilo oko 30.000 dijelova. Svaka komponenta provest će se električnim testom i stresom. Svaki neuspjeh zahtijeva odbijanje komponente.
"Iako je memorija bila pouzdana", rekao je Battin, "sve što se NASA nije svidjelo u tome je činjenica da ste vrlo rano trebali odlučiti o tome koji će računalni program biti. Pitali su nas: "Što ako smo napravili promjenu u posljednjoj minuti?" I rekli smo da ne možemo imati promjene u zadnjem trenutku, a bilo kada želite promijeniti memoriju, znači proklizavanje od šest tjedana, najmanje. Kad je NASAsaid rekao da je to nepodnošljivo, rekli smo im: "Pa, tako je to računalno, a ne postoji nijedno drugo takvo računalo koje biste mogli koristiti."
Dok su projektiranje i izgradnja svih hardvera predstavljali izazove, kako je posao na AGC-u napredovao do 1965. i 1966. godine, isticao se veličina i složenost drugog aspekta: programiranja softvera. Postao je glavni definirajući problem računala, udovoljavajući i vremenskim rokovima i specifikacijama.
Sva programiranja u osnovi su rađena na razini i programiranju na nižem nivou, jeziku montaže. U osmišljavanju softvera za obavljanje složenih zadataka softverski su inženjeri trebali smisliti genijalan način kako uklopiti kod unutar memorijskih ograničenja. I naravno, ništa od ovog hadevera nije učinjeno prije, barem ne na ovu razinu razmjera i složenosti. Ako ima dovoljno vremena, AGC će možda morati koordinirati nekoliko zadataka odjednom: uzimanje čitanja s radara, izračunavanje putanje, ispravljanje pogrešaka na žiroskopima, određivanje koji potisnici trebaju biti ispušteni, kao i prenošenje podataka NASA-inim zemaljskim stanicama te uzimanje novih ulaza od astronauta ,
Hal Laning osmislio je ono što je nazvao izvršnim programom, koji je zadacima postavljao različite prioritete i omogućavao bedone zadatcima s visokim prioritetom prije onima s niskim prioritetom. Računalo je moglo rasporediti memoriju između različitih zadataka i pratiti gdje je neki zadatak bio prekinut.
Softverski tim laboratorija počeo je namjerno osmišljavati softver s mogućnostima raspoređivanja prioriteta koji mogu prepoznati najvažnije naredbe i omogućiti im da se pokreću bez prekida s manje važnih naredbi.
Međutim, do jeseni 1965. godine NASA je postalo očito da je računalo Apollo u ozbiljnim problemima, jer je razvoj programa znatno zaostajao. Činjenica da je relativno nepoznata količina koja se zove "softver" mogla odgoditi cijeli program Apollo nije dobro primila NASA.
Dalje: 3. dio, sve to shvatiti.
