Vào cuối những năm 1950, trước khi NASA có ý định lên Mặt trăng - hoặc cần một máy tính để đến đó - Phòng thí nghiệm Thiết bị MIT đã thiết kế và chế tạo một tàu thăm dò nguyên mẫu nhỏ mà họ hy vọng một ngày nào đó sẽ bay lên Sao Hỏa (đọc phần nền 1 của câu chuyện này ở đây). Tàu thăm dò nhỏ này đã sử dụng một máy tính đa năng nhỏ, thô sơ để điều hướng, dựa trên hệ thống quán tính cho tên lửa đạn đạo, tàu ngầm và máy bay mà Lab đã thiết kế và chế tạo cho quân đội kể từ Thế chiến II.
Những người ở Phòng thí nghiệm Thiết bị nghĩ rằng khái niệm Mars thăm dò của họ - và đặc biệt là hệ thống định vị - sẽ được quan tâm đối với những người tham gia vào các nỗ lực thăm dò hành tinh non trẻ, như Không quân Hoa Kỳ và Phòng thí nghiệm Động cơ phản lực. Nhưng khi MIT Lab tiếp cận họ, không thực thể nào quan tâm. Không quân đã rời khỏi ngành kinh doanh vũ trụ và JPL đã có kế hoạch vận hành tàu vũ trụ hành tinh của riêng họ, thực hiện chuyển hướng từ đĩa giao tiếp Goldstone lớn trên sa mạc Mojave. Đĩa radar dài 26 mét đã được chế tạo để theo dõi các tàu thăm dò tiên phong robot đầu tiên.
Cả Không quân và JPL đều đề nghị Phòng thí nghiệm nói chuyện với người tổ chức NASA mới thành lập.
Các thành viên phòng thí nghiệm đã đến thăm Hugh Dryden, Phó quản trị viên của NASA tại Washington D.C. và Robert Chilton, người đang lãnh đạo Chi nhánh Động lực bay của NASA tại Trung tâm nghiên cứu Langley. Cả hai người đàn ông nghĩ rằng Lab đã thực hiện một số công việc rất tốt trên thiết kế, đặc biệt là trên máy tính hướng dẫn. NASA quyết định cung cấp cho Phòng thí nghiệm 50.000 đô la để tiếp tục nghiên cứu về khái niệm này.
Sau đó, một cuộc họp đã được thiết lập giữa nhà lãnh đạo Lab Lab, Tiến sĩ Charles Stark Draper và các nhà lãnh đạo khác của NASA để thảo luận về các kế hoạch tầm xa khác nhau mà NASA có trong đầu, và cách thiết kế Lab Lab có thể phù hợp với một con tàu vũ trụ do con người điều khiển. Sau nhiều cuộc họp, hệ thống đã được xác định bao gồm một máy tính kỹ thuật số đa năng có điều khiển và hiển thị cho các phi hành gia, một sextant không gian, một bộ phận dẫn hướng quán tính với con quay và gia tốc kế, và tất cả các thiết bị điện tử hỗ trợ. Trong tất cả các cuộc thảo luận này, mọi người đều đồng ý phi hành gia nên đóng vai trò điều hành tàu vũ trụ và không chỉ đồng hành trong chuyến đi. Và tất cả người dân NASA đặc biệt thích khả năng điều hướng khép kín, vì sợ Liên Xô có thể can thiệp vào liên lạc giữa tàu vũ trụ của Hoa Kỳ và mặt đất, gây nguy hiểm cho nhiệm vụ và cuộc sống của các phi hành gia.
Nhưng sau đó, Dự án Apollo đã ra đời. Tổng thống John F. Kennedy đã thách thức NASA vào tháng 4 năm 1961 để đáp xuống Mặt trăng và trở về Trái đất an toàn - tất cả trước khi kết thúc thập kỷ. Chỉ mười một tuần sau, vào tháng 8 năm 1961, hợp đồng chính đầu tiên cho Apollo đã được ký kết với Phòng thí nghiệm thiết bị MIT để xây dựng hệ thống dẫn đường và điều hướng.
Chúng tôi đã có một hợp đồng, chuyên gia Dick cho biết Dick Battin, một kỹ sư tại theLab, người từng là thành viên của nhóm thiết kế Mars thăm dò, nhưng chúng tôi không biết chúng tôi sẽ làm công việc này như thế nào, ngoài việc thử mô hình nó sau Sao Hỏa của chúng tôi thăm dò.
Một phần của truyền thuyết về Máy tính hướng dẫn Apollo (AGC) là một số thông số kỹ thuật được liệt kê trong đề xuất Lab Lab 11 trang về cơ bản đã được Doc Draper rút ra khỏi không khí mỏng. Vì thiếu số lượng tốt hơn - và biết rằng nó sẽ cần phải nằm gọn trong một con tàu vũ trụ - ông nói rằng nó sẽ nặng 100 pound, có kích thước 1 feet khối và sử dụng ít hơn 100 watt năng lượng.
Nhưng vào thời điểm đó, rất ít thông số kỹ thuật được biết về bất kỳ thành phần hay tàu vũ trụ nào của Apollo, vì không có hợp đồng nào được đưa ra, và NASA vẫn chưa quyết định phương pháp của nó (tăng trực tiếp, Earth Orbit Rendezvous hoặc Lunar Orbit Rendezvous) và các loại tàu vũ trụ để đến theMoon.
Chúng tôi đã nói: 'Chúng tôi không biết công việc là gì, nhưng đây là máy tính chúng tôi có, và chúng tôi sẽ làm việc với nó, chúng tôi sẽ cố gắng mở rộng nó, chúng tôi sẽ làm tất cả những gì có thể', ông Battin nói . Tuy nhiên, đó là máy tính duy nhất mà bất kỳ ai có quốc gia có thể làm công việc này, bất kể công việc này có thể là gì.
Battin nhớ lại lúc đầu, lựa chọn bay lên Mặt trăng sẽ là điểm hẹn trên quỹ đạo Trái đất, nơi các bộ phận khác nhau của tàu vũ trụ sẽ được phóng từ Trái đất và kết hợp trên quỹ đạo Trái đất và bay lên Mặt trăng và nói chung. Nhưng cuối cùng, khái niệm điểm hẹn trên mặt trăng đã chiến thắng - nơi tàu đổ bộ sẽ tách khỏi Mô-đun chỉ huy và đáp xuống Mặt trăng.
Vì vậy, khi điều đó xuất hiện, thì câu hỏi đặt ra là chúng ta có cần một hệ thống hướng dẫn hoàn toàn mới và khác biệt cho Mô-đun âm lịch so với Mô-đun chỉ huy không? Battin nói. Những gì chúng ta sẽ làm về điều đó? Chúng tôi đã thuyết phục NASA sử dụng cùng một hệ thống [máy tính] trong cả hai tàu vũ trụ. Họ có các nhiệm vụ khác nhau, nhưng chúng ta có thể đặt một hệ thống trùng lặp trong mô-đun mặt trăng. Vì vậy, những gì chúng tôi đã làm.
Công việc khái niệm ban đầu trên Máy tính hướng dẫn Apollo (AGC) đã tiến hành nhanh chóng, với Battin và đoàn quân Milt Trageser, Hal Laning, David Hoag và Eldon Hall thực hiện cấu hình tổng thể để hướng dẫn, điều hướng và kiểm soát.
Hướng dẫn có nghĩa là chỉ đạo chuyển động của một nghề, trong khi điều hướng đề cập đến việc xác định vị trí hiện tại càng chính xác càng tốt, liên quan đến một điểm đến trong tương lai. Kiểm soát đề cập đến việc chỉ đạo các chuyển động của xe, và trong không gian các hướng liên quan đến thái độ của nó (ngáp, ném và lăn) hoặc vận tốc (tốc độ và hướng). Chuyên môn MIT MIT tập trung vào hướng dẫn và điều hướng, trong khi các kỹ sư của NASA - đặc biệt là những người có kinh nghiệm làm việc trên Project Mercury - nhấn mạnh hướng dẫn và kiểm soát. Vì vậy, hai thực thể đã làm việc cùng nhau để tạo ra các thao tác sẽ được yêu cầu dựa trên dữ liệu từ con quay và gia tốc kế và cách làm cho phần cơ động của máy tính và phần mềm.
Đối với Phòng thí nghiệm thiết bị MIT, một lo lắng lớn về Máy tính hướng dẫn Apollo là độ tin cậy. Máy tính sẽ là bộ não của tàu vũ trụ, nhưng nếu nó thất bại thì sao? Vì dự phòng là một giải pháp đã biết cho vấn đề độ tin cậy cơ bản, mọi người tại The Lab đã đề xuất bao gồm hai máy tính trên máy bay, với một máy tính dự phòng. Nhưng Hàng không Bắc Mỹ - công ty xây dựng các Mô-đun chỉ huy và dịch vụ Apollo - đã gặp khó khăn riêng khi đáp ứng các yêu cầu về trọng lượng. Bắc Mỹ nhanh chóng chùn bước trước các yêu cầu về kích thước và không gian của hai máy tính và NASA đã đồng ý.
Một ý tưởng khác để tăng độ tin cậy bao gồm việc có các bảng sparecircuit và các mô-đun khác trên tàu vũ trụ để các phi hành gia coulddo đảm bảo trong chuyến bay, Thay thế các bộ phận bị lỗi trong khi ở trong không gian. Nhưng ý tưởng về một phi hành gia kéo mở một khoang hoặc ván sàn, săn lùng một khiếm khuyết mô-đun và lắp một bảng mạch dự phòng trong khi tiếp cận Mặt trăng có vẻ vô lý - mặc dù tùy chọn này đã được xem xét mạnh mẽ trong một thời gian khá lâu.
Chúng tôi đã nói, "chúng tôi sẽ làm cho chiếc máy tính này trở nên đáng tin cậy", Batt Battin nhớ lại. Hôm nay, bạn sẽ bị loại khỏi chương trình nếu bạn nói rằng bạn sẽ xây dựng nó để nó không thành công. Nhưng đó là những gì chúng tôi đã làm.
Vào mùa thu năm 1964, The Lab bắt đầu thiết kế phiên bản nâng cấp của AGC, chủ yếu để tận dụng công nghệ cải tiến. Một trong những khía cạnh thách thức nhất của nhiệm vụ Apollo là số lượng điện toán thời gian thực cần thiết để điều hướng tàu vũ trụ lên Mặt trăng và quay trở lại. Khi các kỹ sư tại Lab lần đầu tiên bắt đầu công việc của họ trong dự án, máy tính vẫn dựa vào công nghệ analog. Máy tính tương tự không nhanh, hoặc đủ tin cậy cho một nhiệm vụ lên Mặt trăng.
Các mạch tích hợp, được phát minh vào năm 1959, giờ đây có khả năng, đáng tin cậy và nhỏ hơn; họ có thể thay thế các thiết kế trước đó bằng cách sử dụng các mạch bán dẫn lõi, chiếm không gian ít hơn khoảng 40%. Ngay khi công nghệ đã phát triển kể từ khi MIT giành được hợp đồng AGC vào năm 1961, họ cảm thấy tự tin về thời gian dẫn đầu cho đến khi chuyến bay đầu tiên của Apollo sẽ cho phép tiến bộ hơn về độ tin cậy và hy vọng giảm chi phí. Với quyết định đó, AGC đã trở thành một trong những máy tính đầu tiên sử dụng các mạch tích hợp, và chẳng mấy chốc, hơn hai phần ba tổng sản lượng microcircuits của Hoa Kỳ đã được sử dụng để xây dựng các nguyên mẫu máy tính Apollo.
Chú thích hình ảnh chì: Một mạch tích hợp sớm, được gọi là mạch tích hợp Fairchild 4500a. Hình ảnh lịch sự: Draper.
Mặc dù nhiều yếu tố thiết kế cho phần cứng máy tính bắt đầu xuất hiện, một vấn đề dai dẳng vào giữa năm 1960 đã trở nên rõ ràng: bộ nhớ. Thiết kế ban đầu, dựa trên Mars thăm dò, chỉ có 4 kilobyte từ bộ nhớ cố định và 256 từ có thể xóa được. Khi NASA bổ sung thêm nhiều khía cạnh cho chương trình Apollo, các yêu cầu về bộ nhớ tiếp tục tăng lên, đến 10 K, sau đó là 12, 16, 24 và cuối cùng là 36 Kilobyte của bộ nhớ cố định và 2 K có thể nhìn thấy được.
Hệ thống mà Lab nghĩ ra được gọi là bộ nhớ dây lõi, với phần mềm được tạo ra cẩn thận bằng dây hợp kim niken được dệt thông qua từ donuts nhỏ để tạo ra bộ nhớ không thể xóa. Trong ngôn ngữ của máy tính và số không, nếu là một, nó chạy qua chiếc bánh rán; nếu nó là số 0, dây chạy quanh nó. Đối với một thành phần bộ nhớ, nó mất các bó dây dài nửa dặm được dệt qua 512 lõi từ. Một mô-đun có thể lưu trữ hơn 65.000 mẩu thông tin.
Battin gọi quy trình xây dựng phương pháp cốt lõi là phương pháp LOL.
Quý bà già, ông nói. Phụ nữ trong nhà máy Raytheon thực sự dệt phần mềm vào bộ nhớ dây lõi này.
Trong khi phụ nữ chủ yếu thực hiện việc dệt, họ không nhất thiết phải già. Raytheon thuê nhiều công nhân dệt may, lão luyện trong nghề dệt, những người cần tuân theo các hướng dẫn chi tiết để dệt dây.
Khi những ký ức dây lõi được xây dựng lần đầu tiên, quá trình này khá tốn công sức: hai người phụ nữ sẽ ngồi đối diện nhau, họ sẽ dệt bằng tay một luồng dây qua lõi từ nhỏ, đẩy một đầu dò có dây được gắn từ một phía đến người khác. Đến năm 1965, một phương pháp dệt dây cơ học hơn đã được thực hiện, một lần nữa, dựa trên các máy dệt được sử dụng trong ngành dệt New England. Tuy nhiên, quá trình này rất chậm và một chương trình có thể mất vài tuần hoặc thậm chí vài tháng để dệt, với nhiều thời gian hơn để kiểm tra nó. Bất kỳ lỗi nào trong dệt có nghĩa là nó sẽ phải được làm lại. Máy tính Mô-đun Lệnh chứa sáu bộ mô-đun lõi-dây, trong khi máy tính Mô-đun Lunar giữ bảy bộ.
Tổng cộng, có khoảng 30.000 bộ phận trong máy tính. Mỗi thành phần sẽ được đưa vào qua một bài kiểm tra điện và một bước tiến. Bất kỳ thất bại được gọi là từ chối các thành phần.
Mặc dù bộ nhớ rất đáng tin cậy, nhưng ông Batt Battin nói, nhưng điều đó khiến NASA không thích, đó là thực tế là rất sớm bạn cần phải quyết định chương trình máy tính sẽ ra sao. Họ hỏi chúng tôi, "Điều gì sẽ xảy ra nếu chúng tôi thay đổi vào phút cuối?" Và chúng tôi nói rằng chúng tôi có thể thay đổi vào phút cuối và bất cứ lúc nào bạn muốn thay đổi bộ nhớ, có nghĩa là trượt tối thiểu trong sáu tuần. Khi NASAsaid không thể chịu đựng được, chúng tôi đã nói với họ rằng, Well Well, đó là cách máy tính này, và có bất kỳ máy tính nào khác giống như máy tính mà bạn có thể sử dụng.
Trong khi thiết kế và xây dựng tất cả các thách thức đặt ra phần cứng, khi công việc tiến triển trên AGC đến năm 1965 và đến năm 1966, mức độ và độ phức tạp của một khía cạnh khác nổi bật: lập trình phần mềm. Nó trở thành vấn đề xác định chính của máy tính, trong việc đáp ứng cả hai mốc thời gian và thông số kỹ thuật.
Tất cả các chương trình về cơ bản được thực hiện tại những cái và zeroslevel, lập trình ngôn ngữ lắp ráp. Khi thiết kế phần mềm để thực hiện các tác vụ phức tạp, các kỹ sư phần mềm cần phải đưa ra cách thức khéo léo phù hợp với mã trong các ràng buộc bộ nhớ. Và tất nhiên, không có cái nào trong số này được thực hiện trước đó, ít nhất là không đến mức quy mô và độ phức tạp này. Bất cứ lúc nào, AGC có thể phải phối hợp một số nhiệm vụ cùng một lúc: đọc từ radar, tính toán quỹ đạo, thực hiện sửa lỗi con quay, xác định các máy đẩy nào sẽ được bắn, cũng như làm mờ dữ liệu cho các trạm mặt đất của NASA và lấy đầu vào mới từ các máy bay của NASA .
Hal Laning đã nghĩ ra cái mà ông gọi là một chương trình điều hành, trong đó phân công các nhiệm vụ ưu tiên khác nhau và cho phép các nhiệm vụ ưu tiên cao lên giường trước các ưu tiên thấp. Máy tính có thể phân bổ bộ nhớ giữa các tác vụ khác nhau và theo dõi nơi một tác vụ bị gián đoạn.
Nhóm phần mềm Lab, đã bắt đầu cố ý thiết kế phần mềm với khả năng lập lịch ưu tiên có thể xác định các lệnh quan trọng nhất và cho phép chúng chạy mà không bị gián đoạn từ các lệnh ít quan trọng hơn.
Tuy nhiên, vào mùa thu năm 1965, rõ ràng máy tính Apollo đã gặp rắc rối nghiêm trọng, vì sự phát triển của các chương trình chậm hơn đáng kể so với kế hoạch. Việc một số lượng tương đối không rõ tên là ‘phần mềm, có thể trì hoãn toàn bộ chương trình Apollo không được NASA đón nhận.
Tiếp theo: Phần 3, tìm ra tất cả.
