Многим знакома такая проблема: вы работаете над чем-то важным, ваш компьютер неожиданно выключается, и вы теряете все свои наработки.
Такой сбой был недопустим во время миссий «Аполлон», когда впервые в истории компьютеру было поручено управлять системами управления полетом и жизнеобеспечения, а, следовательно, от него зависели жизни американских астронавтов, находившихся на борту корабля.
Несмотря на печально известную ложную тревогу во время посадки на Луну, которая заметно увеличила частоту сердцебиения у командующего Нила Армстронга, это был ошеломляющий успех, заложивший основу для целого пласта новых технологий, начиная от современной авионики и заканчивая многозадачными операционными системами.
Ниже мы расскажем о некоторых технологиях, благодаря которым Бортовой управляющий компьютер КА Аполлон (AGC), в миллионы раз уступающий по производительности современным смартфонам, сформировал тот мир, где мы все сегодня живем.
Микрочипы
Интегральные схемы, или микросхемы, были необходимой частью процесса миниатюризации, которая позволила размещать компьютеры на борту космических кораблей. Использовавшая раньше технология вакуумных трубок требовала гигантское количество энергии и занимала много места.
Авторство на эти изобретения принадлежит Джеку Килби из Texas Instruments и Роберту Нойсу, который стал соучредителем Fairchild Semiconductor, а затем Intel в Маунтин-Вью, Калифорния.
Однако НАСА и министерство обороны, которым нужны были микрочипы для управления баллистическими ракетами Minuteman, нацеленными на Советский Союз, значительно ускорили развитие этой технологии, создав спрос, способствовавший массовому производству микросхем.
«У них были невероятные, абсолютно безумные требования к надежности, которые никто не мог себе представить», – рассказал изданию AFP Фрэнк О’Брайен, историк космических полетов и автор книги о бортовом компьютере «Аполлона».
В начале 1960-х годов эти два агентства купили почти все микрочипы, произведенные в США – примерно один миллион единиц, добавил О’Брайен, заставляя производителей улучшать свои конструкции и создавать схемы, способные работать значительно дольше, чем их ранние образцы с жизненным циклом всего в несколько часов.
Многозадачность
Современные компьютеры, такие как смартфон в вашем кармане, как правило, способны выполнять множество задач одновременно: обрабатывать электронную почту, демонстрировать карту местности, запускать различные приложения для социальных сетей и в то же время готовые всегда принять входящие вызовы.
Но в раннюю эпоху компьютерных систем мы думали о них совершенно иначе.
«Они должны были делать не так много вещей: считать числа, заменив тем самым людей, занимавшихся этим на машинах с ручным добавлением», – отметил Симус Туохи, главный директор космических систем в Draper.
Все изменилось с AGC – машиной размером с портфель, которая должна была выполнять множество жизненно важных задач, от навигации корабля до запуска его генератора кислорода, нагревателей и скрубберов углекислого газа.
НАСА считало, что для выполнения всех этих функций необходим бортовой компьютер на случай, если Советы попытаются заблокировать радиосвязь между наземным управлением в Хьюстоне и американскими космическими кораблями, а также потому, что Аполлон изначально задумывался для изучения других объектов в Солнечной системе.
Все это требовало особой программной «архитектуры», большая часть которой была разработана инженером Хэлом Ланингом.
Ввод в режиме реального времени
Требовались также новые способы взаимодействия людей с машиной, выходящие за рамки перфокартного программирования того времени.
Инженеры придумали три основных способа: переключатели, которые вы сможете найти даже в современных кабинах, ручной контроллер, подключенный к первой в мире цифровой проводной системе, и блок «дисплей и клавиатура», сокращенно DSKY.
Астронавты вводили двузначные коды для глаголов и существительных, чтобы выполнять команды, такие как запуск двигателей или привязка к конкретной звезде, если корабль, который полагался на инерциальную систему наведения, начинал сбиваться с курса.
Успешная сдача теста
Самый напряженный момент «Аполлона-11» наступил в последние минуты его спуска на поверхность Луны, когда «завопили» сигналы тревоги компьютера, создавая впечатление, будто он сломался.
Такое событие вполне могло привести к катастрофическим последствиям, вынудив экипаж прервать свою миссию или даже направив судно, вышедшее из-под контроля, прямо на поверхность.
В Хьюстоне инженер понял, что, хоть машина была временно перегружена, ее умное программирование позволило ей автоматически избавиться от менее важных задач и сосредоточиться на посадке.
«Способ, которым компьютер справился с перегрузкой, был настоящим прорывом», – отметил Пол Черуцци, ученый из Смитсоновского института по аэрокосмической электронике.
О’Брайен отметил, что, хоть по современным компьютерным стандартам AGC обладал ничтожными характеристиками – его тактовая частота составляла 1 МГц, а общий объем памяти не превышал 38 КБ – он был способен выполнять по-настоящему масштабные задачи.
«С такими ужасно малыми параметрами он мог делать все эти удивительные вещи, которые сейчас мы считаем абсолютно обыденными», – добавил историк.