Pada akhir tahun 1950-an, sebelum NASA mempunyai niat untuk pergi ke Bulan - atau memerlukan komputer untuk sampai ke sana - Makmal Instrumentasi MIT telah merancang dan membina sebuah prototaip kecil yang mereka harapkan suatu hari akan terbang ke Mars (baca sebahagian latar belakangnya 1 kisah ini di sini). Penyelidikan kecil ini menggunakan komputer kecil dan umum untuk navigasi, berdasarkan sistem inersia untuk peluru berpandu balistik, kapal selam, dan pesawat yang telah dirancang dan dibina oleh Makmal untuk tentera sejak Perang Dunia II.
Orang-orang di Laboratorium Instrumentasi berpendapat konsep Mars Probe mereka - dan khususnya sistem navigasi - akan menarik bagi mereka yang terlibat dalam usaha penjelajahan planet yang masih baru, seperti Angkatan Udara AS dan Jet Propulsion Laboratory. Tetapi ketika Makmal MIT menghampiri mereka, kedua-dua entiti tidak berminat. Angkatan Udara keluar dari perniagaan ruang angkasa, dan JPL mempunyai rancangan untuk mengoperasikan kapal angkasa planet mereka sendiri, melakukan navigasi dari hidangan komunikasi Goldstone besar di Gurun Mojave. Piring radar sepanjang 26 meter telah dibina untuk mengesan probe Pioneer robot awal.
Kedua-dua Angkatan Udara dan JPL mencadangkan Makmal bercakap dengan orang-orang di organisasi NASA yang baru dibentuk.
Anggota makmal mengunjungi Hugh Dryden, Wakil Pentadbir NASA di Washington D.C., dan Robert Chilton, yang mengetuai Cabang Dinamika Penerbangan NASA di Pusat Penyelidikan Langley. Kedua-dua lelaki berpendapat bahawa Makmal telah membuat kerja yang sangat baik pada reka bentuk, terutama pada komputer bimbingan. NASA memutuskan untuk memberi Makmal $ 50,000 untuk meneruskan kajian mengenai konsep tersebut.
Kemudian, perjumpaan diadakan antara pemimpin Makmal, Dr. Charles Stark Draper dan pemimpin NASA yang lain untuk membincangkan pelbagai rancangan jarak jauh yang difikirkan oleh NASA, dan bagaimana reka bentuk Makmal mungkin sesuai dengan kapal angkasa yang dipandu oleh manusia. Setelah beberapa kali perjumpaan, ditentukan bahawa sistem harus terdiri daripada komputer digital untuk umum dan kawalan dan paparan untuk angkasawan, sextant ruang, unit panduan inersia dengan gyros dan pecutan, dan semua elektronik sokongan. Dalam semua perbincangan ini, semua orang bersetuju bahawa angkasawan harus berperanan dalam mengendalikan kapal angkasa dan tidak hanya berada dalam perjalanan. Dan semua orang NASA sangat menyukai kemampuan navigasi mandiri, kerana ada ketakutan bahawa Kesatuan Soviet boleh mengganggu komunikasi antara kapal angkasa A.S. dan darat, membahayakan misi dan nyawa angkasawan.
Tetapi kemudian, Project Apollo dilahirkan. Presiden John F. Kennedy mencabar NASA pada bulan April 1961 untuk mendarat di Bulan dan kembali dengan selamat ke Bumi - semuanya sebelum akhir dekad ini. Hanya sebelas minggu kemudian, pada bulan Ogos 1961, kontrak utama pertama untuk Apollo ditandatangani dengan Makmal Instrumentasi MIT untuk membina sistem panduan dan navigasi.
"Kami mempunyai kontrak," kata Dick Battin, seorang jurutera di Lab yang pernah menjadi sebahagian daripada pasukan reka bentuk Mars Probe, "tetapi ... kami tidak tahu bagaimana kami akan melakukan pekerjaan ini, selain daripada mencobanya setelah Mars kami siasatan. "
Sebahagian daripada pengetahuan Apollo Guidance Computer (AGC) adalah bahawa beberapa spesifikasi yang disenaraikan dalam cadangan 11 halaman Makmal pada dasarnya dikeluarkan dari udara yang tipis oleh Doc Draper. Kerana kekurangan bilangan yang lebih baik - dan mengetahui ia perlu dimasukkan ke dalam kapal angkasa - dia mengatakan beratnya 100 paun, berukuran 1 kaki padu, dan menggunakan kuasa kurang dari 100 watt.
Tetapi pada masa itu, sangat sedikit spesifikasi yang diketahui mengenai mana-mana komponen atau kapal angkasa Apollo yang lain, kerana tidak ada kontrak lain yang dibiarkan, dan NASA belum memutuskan kaedahnya (pendakian langsung, Earth Orbit Rendezvous, atau Lunar Orbit Rendezvous) dan jenis kapal angkasa untuk sampai ke theMoon.
"Kami berkata, 'Kami tidak tahu apa pekerjaannya, tetapi ini adalah komputer yang kami miliki, dan kami akan mengusahakannya, kami akan berusaha memperluasnya, kami akan melakukan semua yang kami mampu,'" kata Battin . "Tetapi satu-satunya komputer yang ada di negara ini yang dapat melakukan pekerjaan ini ... apa pun pekerjaan ini."
Battin ingat bagaimana pada awalnya, pilihan untuk terbang ke Bulan akan menjadi pertemuan orbit Bumi, di mana pelbagai bahagian kapal angkasa akan dilancarkan dari Bumi dan digabungkan di orbit Bumi dan terbang ke Bulan dan mendarat di sana secara keseluruhan. Tetapi akhirnya, konsep pertemuan orbit bulan menang - di mana pendarat akan berpisah dari Modul Perintah dan mendarat di Bulan.
"Jadi ketika itu terjadi, maka pertanyaannya adalah ... apakah kita memerlukan sistem panduan yang sama sekali baru dan berbeza untuk Modul Lunar daripada yang kita miliki untuk Modul Perintah?" Kata Battin. "Apa yang akan kita lakukan? Kami meyakinkan NASA untuk menggunakan sistem [komputer] yang sama di kedua kapal angkasa. Mereka mempunyai misi yang berbeza, tetapi kita dapat meletakkan sistem pendua dalam modul lunar. Jadi itulah yang kami buat. "
Karya konseptual awal pada Apollo Guidance Computer (AGC) berjalan dengan cepat, dengan Battin dan kohortnya Milt Trageser, Hal Laning, David Hoag dan Eldon Hall mengerjakan konfigurasi keseluruhan untuk panduan, navigasi dan kawalan.
Panduan dimaksudkan mengarahkan pergerakan kapal, sementara navigasi merujuk pada menentukan posisi sekarang seakurat mungkin, terkait dengan tujuan masa depan. Pengendalian merujuk pada mengarahkan pergerakan kenderaan, dan di ruang angkasa arah yang berkaitan dengan sikapnya (menguap, memacu, dan memutar) atau halaju (kelajuan dan arah). Kepakaran MIT berpusat pada panduan dan navigasi, sementara jurutera NASA - terutama mereka yang berpengalaman bekerja di Project Mercury - menekankan panduan dan kawalan. Oleh itu, kedua-dua entiti tersebut bekerjasama untuk membuat manuver yang diperlukan berdasarkan data dari gyros dan accelerometer dan bagaimana menjadikan manuver tersebut sebagai sebahagian daripada komputer dan perisian.
Untuk Makmal Instrumentasi MIT, satu kebimbangan besar mengenai Apollo Guidance Computer adalah kebolehpercayaan. Komputer akan menjadi otak kapal angkasa, tetapi bagaimana jika ia gagal? Oleh kerana redundansi adalah penyelesaian yang diketahui untuk masalah kebolehpercayaan asas, orang di The Lab mencadangkan memasukkan dua komputer di dalamnya, dengan satu sebagai sandaran. Tetapi Penerbangan Amerika Utara - syarikat yang membina Modul Komando dan Perkhidmatan Apollo - menghadapi masalah mereka sendiri yang memenuhi keperluan berat badan. Amerika Utara dengan cepat menolak keperluan saiz dan ruang dua komputer, dan NASA bersetuju.
Idea lain untuk meningkatkan kebolehpercayaan termasuk mempunyai papan litar lingkaran dan modul lain di atas kapal angkasa sehingga angkasawan dapat melakukan "penyelenggaraan dalam penerbangan," menggantikan bahagian yang rosak semasa berada di angkasa. Tetapi idea seorang angkasawan menarik membuka petak atau papan lantai, memburu cacat modul, dan memasukkan papan litar ganti semasa berada di Bulan kelihatan tidak masuk akal - walaupun pilihan ini sangat dipertimbangkan untuk beberapa lama.
"Kami berkata, 'kami hanya akan menjadikan komputer ini boleh dipercayai,'" kenang Battin. "Hari ini, anda akan dikeluarkan dari program ini jika anda mengatakan bahawa anda akan membuatnya sehingga tidak gagal. Tetapi itulah yang kami buat. "
Menjelang musim gugur 1964, The Lab mula merancang versi AGC mereka yang ditingkatkan, terutamanya untuk memanfaatkan teknologi yang lebih baik. Salah satu aspek yang paling mencabar dari misi Apollo adalah jumlah pengkomputeran masa nyata yang diperlukan untuk menavigasi kapal angkasa ke Bulan dan kembali. Ketika jurutera di Makmal mula-mula memulakan kerja mereka di projek ini, komputer masih bergantung pada teknologi analog. Komputer analog tidak pantas, atau cukup dipercayai untuk misi ke Bulan.
Litar bersepadu, yang baru diciptakan pada tahun 1959, kini lebih mampu, dipercayai dan lebih kecil; mereka dapat menggantikan reka bentuk sebelumnya menggunakan litar transistor teras, mengambil ruang sekitar 40 peratus lebih sedikit. Secepat teknologi telah maju sejak MIT memenangi kontrak AGC pada tahun 1961, mereka merasa yakin masa depan sehingga penerbangan pertama Apollo akan memungkinkan kemajuan dalam kebolehpercayaan yang lebih tinggi, dan semoga pengurangan kos. Dengan keputusan itu, AGC menjadi salah satu komputer pertama yang menggunakan litar bersepadu, dan tidak lama lagi, lebih dua pertiga daripada jumlah keluaran mikro litar A.S. digunakan untuk membina prototaip komputer Apollo.
Kapsyen gambar utama: Litar bersepadu awal, yang dikenali sebagai litar bersepadu Fairchild 4500a. Gambar ihsan: Draper.
Walaupun banyak elemen reka bentuk untuk perkakasan komputer mula berlaku, masalah yang menjengkelkan pada pertengahan tahun 1960 menjadi jelas: memori. Reka bentuk asalnya, berdasarkan Mars Probe, hanya mempunyai 4 kilobyte perkataan memori tetap dan 256 perkataan yang dapat dihapus. Oleh kerana NASA menambahkan lebih banyak aspek untuk program Apollo, keperluan memori terus meningkat, menjadi 10 K, kemudian 12, 16, 24 dan akhirnya menjadi 36 Kilobyte memori tetap dan 2 K oferas.
Sistem yang dirancang oleh Makmal disebut memori tali inti, dengan perisian dibuat dengan hati-hati dengan dawai aloi nikel yang ditenun melalui 'donat' magnet kecil untuk membuat memori yang tidak dapat dihapus. Dalam bahasa komputer dan sifar, jika satu, ia mengalir melalui donat; jika ia adalah sifar, wayar berlari di sekelilingnya. Untuk satu komponen memori, ia merangkumi kabel sepanjang setengah batu yang ditenun melalui 512 teras magnet. Satu modul boleh menyimpan lebih daripada 65,000 maklumat.
Battin memanggil proses membina inti-ropememory sebagai kaedah LOL.
"Little Old Ladies," katanya. "Wanita di kilang Raytheon benar-benar menenun perisian ke memori tali inti ini."
Walaupun wanita terutamanya menenun, mereka tidak semestinya tua. Raytheon mempekerjakan banyak bekas pekerja tekstil, mahir menenun, yang perlu mengikuti arahan terperinci untuk menenun wayar.
Ketika ingatan tali inti mula-mula dibina, prosesnya cukup intensif: dua wanita duduk di antara satu sama lain dan mereka akan menenun dengan tangan melalui wayar melalui inti magnet kecil, mendorong probe dengan wayar yang terpasang dari satu sisi kepada yang lain. Menjelang 1965, kaedah tenunan wayar yang lebih mekanik dilaksanakan sekali lagi, berdasarkan mesin tekstil yang digunakan dalam industri tenun New England. Tetapi masih, prosesnya sangat perlahan, dan satu program memerlukan beberapa minggu atau bahkan berbulan-bulan untuk menenun, dengan lebih banyak masa yang diperlukan untuk mengujinya. Kesalahan dalam tenunan itu bermaksud harus dibuat semula. Komputer Command Module mengandungi enam set modul inti-tali, sementara komputer Modul Lunar memuat tujuh.
Secara keseluruhan, terdapat kira-kira 30,000 bahagian komputer. Setiap komponen akan melalui ujian elektrik dan tekanan. Sebarang kegagalan memerlukan penolakan komponen.
"Walaupun memori itu boleh dipercayai," kata Battin, "perkara yang tidak disukai oleh NASA adalah kenyataan bahawa pada awalnya anda perlu memutuskan program komputer yang akan menjadi. Mereka bertanya kepada kami, ‘Bagaimana jika kita mengalami perubahan pada saat-saat terakhir?’ Dan kita mengatakan bahawa kita tidak dapat melakukan perubahan pada saat-saat terakhir, dan sekiranya anda ingin mengubah memori, bermaksud slippage enam minggu, minimum. Ketika NASA mengatakan itu tidak dapat ditoleransi, kami memberitahu mereka, "Baiklah, begitulah cara komputer ini, dan tidak ada komputer lain seperti itu yang dapat anda gunakan."
Semasa merancang dan membina semua perkakasan menimbulkan cabaran, ketika pekerjaan berlangsung pada AGC hingga tahun 1965 dan hingga tahun 1966, besar dan kerumitan aspek lain menonjol: memprogramkan perisian. Ini menjadi masalah utama komputer, dalam memenuhi garis masa dan spesifikasi.
Semua pengaturcaraan pada dasarnya dilakukan pada satu dan pengaturcaraan bahasa pemasangan. Dalam merancang perisian untuk melakukan tugas-tugas yang rumit, para jurutera perisian perlu menghasilkan cara cerdik untuk menyesuaikan kod dalam batasan memori. Dan tentu saja, tidak ada yang pernah dilakukan sebelumnya, sekurang-kurangnya tidak pada tahap skala dan kerumitan ini. Pada masa yang ditentukan, AGC mungkin perlu mengkoordinasikan beberapa tugas sekaligus: mengambil bacaan dari radar, mengira lintasan, melakukan pembetulan ralat pada gyros, menentukan pendorong mana yang harus ditembakkan, serta menyebarkan data ke stesen darat NASA dan mengambil input baru dari angkasawan .
Hal Laning merancang apa yang disebutnya sebagai program eksekutif, yang menetapkan tugas-tugas keutamaan yang berbeza dan membiarkan tugas-tugas dengan prioriti tinggi ditinggalkan sebelum yang berprioritas rendah. Komputer dapat memperuntukkan memori di antara tugas yang berbeza, dan mengawasi di mana tugas telah terganggu.
Pasukan perisian Makmal, dengan sengaja merancang perisian dengan kemampuan penjadualan keutamaan yang dapat mengenal pasti arahan yang paling penting dan membolehkan mereka berjalan tanpa gangguan dari perintah yang kurang penting.
Namun, pada musim gugur tahun 1965, menjadi jelas bagi NASA bahwa komputer Apollo berada dalam masalah serius, kerana pengembangan program-program tersebut jauh di belakang jadwal. Fakta bahawa kuantiti yang agak tidak diketahui yang disebut ‘perisian’ boleh melambatkan keseluruhan program Apollo tidak diterima dengan baik oleh NASA.
Seterusnya: Bahagian 3, memikirkan semuanya.
