Крајем педесетих година прошлог века, пре него што је НАСА имала било какве намере да оде на Месец - или ће требати рачунар да би стигла тамо - МИТ инструментациона лабораторија је пројектовала и изградила малу прототипску сонду за коју су се надали да ће једног дана одлетјети на Марс (прочитати позадину делимично) 1 ове приче овде). Ова мала сонда користила је мали, рудиментарни рачунар опште намене за навигацију, заснован на инерцијалним системима за балистичке ракете, подморнице и летелице коју је лабораторија пројектовала и градила за војску још од Другог светског рата.
Људи у лабораторији за инструментацију мислили су да ће њихов концепт сонде за Марс - а посебно навигациони систем - бити интересантан онима који су укључени у нове покушаје планетарног истраживања, попут америчких ратних снага и лабораторије за млазни погон. Али када им се лабораторија МИТ приближила, ниједан ентитет није био заинтересован. Ваздухопловне снаге излазиле су из свемирског посла, а ЈПЛ је планирао да управља сопственим планетарним свемирским бродом, радећи навигацију из великог Голдстоне комуникацијског тањира у пустињи Мојаве. Радарско посуђе од 26 метара направљено је за праћење раних роботских сонда Пионеер.
И ваздухопловне снаге и ЈПЛ предложили су да лабораторијски разговор разговара са новоформираном НАСА организацијом.
Чланови лабораторија посетили су Хјуа Дридена, заменика администратора НАСА-е у Васхингтон Д.Ц., и Роберта Цхилтона, који је руководио НАСА-ином представницом за динамику лета у Ланглеи Ресеарцх Центер. Обојица су мислила да је лабораторија урадила врло леп посао на дизајну, посебно на рачунару за навођење. НАСА је одлучила дати лабораторији 50.000 долара да наставе студије овог концепта.
Касније је успостављен састанак између вође лабораторија, др. Цхарлеса Старка Драпера и других вођа НАСА-е ради разговора о различитим дугорочним плановима које је НАСА имала на уму и како би се пројекти лабораторија могли уклопити у свемирску летјелицу којом су управљали људи. Након неколико састанака утврђено је да би се систем требао састојати од дигиталног рачунара опште намјене са контролама и екранима за астронауте, свемирског секстаната, инерцијалне јединице за навођење са жироскопима и акцелерометром, и све пратеће електронике. У свим тим дискусијама, сви су се сложили да би астронаут требало да игра улогу у управљању свемирским бродом, а не само да буде у току вожње. И сви људи НАСА-е посебно су волели самосталну навигацијску способност, пошто је постојао страх да би Совјетски Савез могао да омета комуникацију између америчке свемирске летелице и земље, што угрожава мисију и животе астронаута.
Али тада се родио Пројекат Аполон. Председник Јохн Ф. Кеннеди изазвао је НАСА у априлу 1961. године да слети на Месец и врати се сигурно на Земљу - и то све пре краја деценије. Само једанаест недеља касније, у августу 1961. године, потписан је први главни уговор за Аполон са инструменталном лабораторијом МИТ за изградњу система за навођење и навигацију.
„Имали смо уговор“, рекао је Дицк Баттин, инжењер компаније Лаб, која је била део тима за пројектовање Марс Пробе, „али ... нисмо имали појма како ћемо радити овај посао, осим да га испробамо по узору на наш Марс сонда. "
Доц Драпер је део спецификације која је наведена у предлогу лабораторије на 11 страница у основи извукао из танког ваздуха. Због недостатка бољих бројева - и знајући да ће се он требати уклопити у свемирску летјелицу - рекао је да ће тежити 100 килограма, бити величине 1 кубног метра и трошити мање од 100 вата снаге.
Али у то време, било је познато мало спецификација о било којој другој компоненти Аполона или свемирској летјелици, јер нису били дозвољени други уговори, а НАСА се још није одлучила за њен метод (директан успон, земаљска орбита, рандев или лунарни орбит смакнуће) и врсте свемирских летелица које би стигле до месеца.
„Рекли смо:„ Не знамо шта је посао, али ово је рачунар који имамо и радићемо на њему, покушаћемо да га проширимо, учинићемо све што можемо “, рекао је Баттин . "Али то је био једини рачунар који било ко у земљи може да обавља овај посао ... ма шта овај посао био."
Баттин се присјетио како је у почетку опција за лет на Мјесец била рандев орбита Земље гдје би се различити дијелови свемирске летјелице лансирали са Земље и комбиновали у Земљину орбиту и летјели ка Мјесецу и слетјели тамо у цјелини. Али на крају је проистекао концепт састанка лунарне орбите - где би се копно одвојило од командног модула и слетило на Месец.
"Па када је до тога дошло, постављало се питање ... да ли нам је потребан потпуно нови и другачији систем навођења за Лунарни модул од оног који имамо за командни модул?" Баттин је рекао. „Шта ћемо у вези с тим? Убедили смо НАСА да користи исти [рачунарски] систем у обе свемирске летелице. Они имају различите мисије, али ми бисмо могли ставити дупликат система у лунарни модул. То смо урадили. "
Рани концептуални рад на Аполло Гуиданце Цомпутер (АГЦ) брзо се одвијао, а Баттин и његове колеге Милт Трагесер, Хал Ланинг, Давид Хоаг и Елдон Халл разрађивали су цјелокупну конфигурацију за навођење, навигацију и контролу.
Водење је значило усмеравање кретања летелице, док се навигација односила на одређивање тренутног положаја што је тачније могуће у односу на будуће одредиште. Контрола се односила на усмеравање кретања возила, а у свемиру на правце који се односе на његов положај (кретање, нагиб и превртање) или брзину (брзина и смер). МИТ-ова стручност усредсређена је на навођење и навигацију, док су НАСА инжењери - посебно они који су имали искуства радећи на Пројекту Меркура - истакли смернице и контролу. Дакле, два ентитета заједно су радила на стварању маневара који би били потребни на основу података из жироскопа и акцелерометара и како да маневри постану део рачунара и софтвера.
За лабораторију инструментације МИТ-а, једна велика брига око рачунарског рачунара Аполло била је поузданост. Рачунар би био мозак свемирске летелице, али шта ако не успе? Пошто је вишак био познато решење основног проблема са поузданошћу, људи из Тхе Лаб-а предложили су да на броду буду два рачунара, а један као резервна копија. Али Северноамеричка авијација - компанија која гради Аполлове командне и услужне модуле - имала је својих проблема како да испуни захтеве за тежином. Северни Американац се брзо изборио са захтевима величине и простора два рачунара, а НАСА се сложила.
Још једна идеја за повећану поузданост укључује укључивање плоча са резервним круговима и других модула на свемирском броду како би астронаути могли „одржавати током лета“ замењујући неисправне делове током боравка у свемиру. Али идеја астронаута да отвори преграду или подну плочу, ловићи на неисправног модула, и уметање резервне плоче док је био на прилазу Месецу изгледало је бесмислено - иако је ова опција дуго разматрана.
„Рекли смо,„ управо ћемо овај рачунар учинити поузданим “, подсетио је Баттин. "Данас би вас избацили из програма ако бисте рекли да ћете га направити тако да не пропадне. Али то смо урадили. "
До јесени 1964. године Лаб је започео с дизајнирањем своје надограђене верзије АГЦ-а, углавном у циљу побољшања технологије. Један од најизазовнијих аспеката мисије Аполон била је количина рачунара у реалном времену која је потребна за навигацију свемирске летелице до Месеца и назад. Када су инжењери у лабораторији први пут започели свој рад на пројекту, рачунари су се још увек ослањали на аналогну технологију. Аналогни рачунари нису били брзи или довољно поуздани за мисију на Месец.
Интегрисани склопови, који су тек изумљени 1959. године, сада су били способнији, поузданији и мањи; они би могли заменити раније дизајне користећи језгре транзисторске склопове, заузимајући око 40 процената мање простора. Чим је технологија напредовала откад је МИТ победио на АГЦ уговору 1961. године, осећали су се сигурним да ће време водења све до Аполоновог првог лета омогућити већи напредак у поузданости и надамо се да ће смањити трошкове. Том одлуком, АГЦ је постао један од првих рачунара који су користили интегрисана кола, а убрзо је преко две трећине укупног америчког излаза микрострујних кола коришћено за изградњу прототипа рачунара Аполло.
Опис слике: Рани интегрисани круг, познат као интегрисани круг Фаирцхилд 4500а. Љубазношћу слика: Драпер.
Иако су многи елементи дизајна рачунарског хардвера почели да постају на месту, озбиљан проблем до средине 1960-их постао је очигледан: памћење. Оригинални дизајн, заснован на сонди Марс, имао је само 4 килобајта речи фиксне меморије и 256 речи које се могу избрисати. Како је НАСА додала више аспеката програму Аполло, потребе за меморијом су се стално повећавале, на 10 К, затим на 12, 16, 24 и коначно на 36 Килоба непокретне меморије и 2 К од употребљиве употребе.
Систем који је лабораторија осмислила названа је језгром конопне меморије, а софтвер је пажљиво креиран жицом од легуре никла проткане ситним магнетним 'крафнама' да би створио меморију која се не може избрисати. На језику рачунарских и нула, ако је био један, он је трчао кроз крофну; ако је била нула, жица се вртела око ње. За једну меморијску компоненту било је потребно снопове жице од пола миље проплетене кроз 512 магнетних језгара. Један модул може да похрани више од 65.000 информација.
Баттин је поступак конструирања језгре-ропемеморија назвао методом ЛОЛ.
"Мале старе даме", рекао је. "Жене из фабрике Раитхеон дословно би уместиле софтвер у ову језгру".
Док су жене првенствено обављале ткање, нису нужно биле старе. Раитхеон је запослио многе некадашње текстилне раднике, спретне у ткању, који су требали слиједити детаљна упутства за ткање жица.
Када су се први пут градили сећања у облику језгре, процес је био прилично напоран: две жене би седеле једна преко друге и руком ткале струју жица кроз сићушне магнетне језгре, гурајући сонду са жицом причвршћеном с једне стране другом. До 1965. године поново је примењена механичка метода ткања жица, заснована на текстилним машинама које се користе у ткалској индустрији Нове Енглеске. Али ипак, процес је био изузетно спор, а једном програму је било потребно неколико недеља или чак неколико месеци да би се тестирало више времена. Свака грешка у ткању значила је да ће је требати преправити. Компјутерски модул рачунара садржавао је шест сетова модула са језгром ужета, док је рачунар Лунарни модул држао седам.
Укупно је у рачунару било око 30.000 делова. Свака компонента ће бити тестирана електричним тестом и стресом. Сваки неуспех позван на одбацивање компоненте.
„Иако је меморија била поуздана“, рекао је Баттин, „оно што се НАСА није свидело у томе је чињеница да сте врло рано морали да одлучите о томе који ће компјутерски програм бити. Питали су нас: „Шта ако имамо промену у последњем тренутку?“ И рекли смо да не можемо да извршимо промене у последњем тренутку, а кад год желите да промените меморију, значи пролаз од шест недеља, минимум. Кад је НАСАсаид рекао да је то неподношљиво, рекли смо им: "Па, тако је и овај рачунар, а не постоји ниједан други рачунар попут њега."
Док су дизајнирање и израда свих хардвера представљали изазове, током рада на АГЦ-у до 1965. и 1966. године, истицали су се величина и сложеност другог аспекта: програмирања софтвера. То је постао главни дефинишући проблем рачунара, у складу са временским роковима и спецификацијама.
Сва програмирања су у основи рађена на оном и нирослевелу, програмирању на језику монтаже. У осмишљавању софтвера за обављање сложених задатака, софтверски инжењери су требали смислити генијалан начин да уклопе код унутар меморијских ограничења. И наравно, ништа од овог хадевера није учињено прије, барем не до ове разине размјера и сложености. Ако има довољно времена, АГЦ ће можда морати да координира неколико задатака одједном: узимање читања са радара, израчунавање путање, исправљање грешака на жироскопима, одређивање на које потиснике треба испалити, као и преношење података на НАСА-иним земаљским станицама и узимање нових улаза од астронаута .
Хал Ланинг осмислио је оно што је назвао извршним програмом, који је задавао различите приоритете и дозвољавао високим приоритетним задацима бедонеу пре оних са ниским приоритетом. Рачунар може распоредити меморију између различитих задатака и пратити где је задатак прекинут.
Софтверски тим компаније Лаб започео је намерно дизајнирање софтвера са могућношћу распореда приоритета који ће препознати најважније команде и омогућити им да се покрећу без прекида са мање важних команди.
Међутим, до јесени 1965. године НАСА је постало очигледно да је рачунар Аполло имао озбиљних проблема, јер је развој програма знатно заостајао. Чињеница да релативно непозната количина која се зове "софтвер" могла би одложити цео Аполло програм није добро примила НАСА.
Следеће: Трећи део, све то схватимо.
