8. Компјутерот во мисиите Аполо

Често сме сведоци на општопозната појава некои луѓе жолчно да бранат некое свое (погрешно) мислење или верување, иако немаат ама баш никакви познавања од таа област. Да не давам секојдневни и очигледни примери (вакцини, економија, политика, автомобили, олимписки атлетски дисциплини, ... и слични „кафеански“ теми) и да не ги повикувам повторно психолозите на помош за објаснување на оваа девијација, тука ќе се задржам само на еден пример кој често го потегнуваат „верниците“ во теоријата на заговор дека астронаутите не дошле до Месечината. Тоа е темата за компјутерот во Аполо мисиите, кој според убедувањата на тие „верници“ не бил ни на нивото на процесорите во обичните калкулатори („дигитрони“, за оние малку постарите), па според тоа, наводно, не ни бил во можност да служи за комплицираната навигација на ракетата до Месечината и назад. Примерот со процесорот од калкулаторите го даде во својот коментар еден посетител на Фејсбук страницата на ЕМИТЕР (намерно не велам читател на ЕМИТЕР!), но пред него често беше спомнувана компарацијата со компјутерите Commodore 64 или ZX Spectrum (кои се појавија во 1982 година, цели 10 години по последниот лет на Аполо 17).

Од друга страна, истите тие „верници“ кои се убедени дека компјутерите од тоа време биле преслаби за лет до Месечината, исто така тврдат дека голем дел од Аполо снимките биле компјутерска анимација!? Е па не може и двете работи истовремено – процесорот или бил преслаб, или бил моќен! За компјутерска анимација е неопходен моќен компјутер и иновативен, комплициран софтвер што не постоел во тоа време – сетете се само како наивно изгледаа компјутерските анимации пред 1970 година! Но, умот на тие „верници“ никогаш не го красила некоја интелигенција, логика и знаење.
Еден вистинит пример од пред повеќе години: во една динамична „кафеанска“ дискусија за мисиите Аполо, каде друштвото беше поделено на „верници“ и на оние другите (и јас меѓу нив), некој го даде истиот пример дека компјутерот од Аполо бил послаб од Commodore 64, па не бил способен да ја раководи навигацијата на ракетата. На тоа, јас го прашав: „Значи, ти баш знаеш колкава процесорска моќ е потребна за навигациската пресметка на Батин функцијата при Хомановиот орбитален маневар со Обертовиот ефект?“
Не можам да ви опишам со зборови колку беше смешен неговиот глупаво-збунет израз на лицето – сите (освен него) буквално паднавме долу смеејќи се и држејќи се за стомак, а некои притоа хистерично се тркалаа по ќилимот гребејќи го со нокти! Народниот опис „гледа како теле во шарена врата“ ќе беше навреда за телињата!

Слика 1: Дел од плочката за процесорот на компјутерот – NOR кола сместени во интегрирани чипови.

Слика 2: Плочките на процесорот и меморијата на AGC компјутерот, сместени во алуминиумска кутија.

Најтрагичното за кутриот „верник“ (а и за сите останати) е што трите тие „никад чуо“ (Батин, Хоман, Оберт) се неопходни за пресметка на секој ракетен лет во вселената. Хомановиот (Walter Hohmann) орбитален маневар/трансфер (од 1925 година!) е едно од најосновните работи што се учат во Астродинамиката, заедно со равенката на Циолковски (од 1903 година!), Кеплеровите равенки (од 1609 година!) и динамиката на две тела. Сето тоа се сведува на неколку равенки што се решаваат по нумерички пат – душа дало за едноставно компјутерче! А компјутерот во Аполо мисиите (AGC – Apollo Guidance Computer) беше сè, само не едноставен – тој беше врв на технологијата во тоа време, проектиран во MIT – Massachusetts Institute of Technology, со првиот процесор во светот направен од интегрирани кола – вкупно 5.600 двојни NOR логички порти со три влеза (интегрирани чипови од Fairchild) – слика 1. Таа технологија беше толку нова, што за потребите на AGC компјутерите беше откупувано 60% од американското (светското!) годишно производство на тие NOR интегралци. AGC беше 16-битен компјутер со ROM меморија од 36 килозборови (16-битни) и 2 килозборови RAM меморија – слика 2. За споредба, Commodore 64 беше само 8-битен компјутер, со 20 килобајта (8-битни) ROM меморија. Споредбата само на бројките за меморијата не е доволна, бидејќи Аполо компјутерот AGC беше конструиран да извршува строго ограничен и специфичен сет на инструкции, максимално оптимизирани за брзо извршување, додека Commodore 64 беше компјутер за универзална намена, со универзално споро извршување на математичките функции, и покрај истата брзина на работниот такт на процесорот од 1 MHz. Во AGC компјутерот имаше вистински real-time event-driven multi-tasking оперативен систем што гарантираше сигурност во приоритетот и брзината на извршување на потребните операции.

Слика 3: Функционален дијаграм на влезно-излезните интеракции со AGC компјутерот во командниот модул.

Слика 4: Функционален дијаграм на влезно-излезните интеракции со AGC компјутерот во лунарниот модул.

Една од многуте работи кои претходно опишаните „верници“ не ги знаат е како AGC компјутерот и астронаутите одредуваа каде се наоѓаат во текот на самиот лет, за да може да одлучат накај каде треба да одат и кога да ги вклучат и исклучат ракетните мотори. На сликата 3 е даден функционалниот дијаграм на сите влезно-излезни интеракции со AGC компјутерот во командниот модул, а на сликата 4 е истото за лунарниот модул. Во секоја Аполо мисија имаше два AGC компјутера – по еден во командниот (слика 5) и во лунарниот модул (слика 6).

Слика 5: Местоположба на деловите за навигација и AGC компјутерот во командниот модул.

Слика 6: Местоположба на деловите за навигација и AGC компјутерот во лунарниот модул.

Местоположбата на командниот модул во секој момент се одредуваше на два начина – првиот беше со жироскоп и акцелерометар (IMU – Inertial Measurement Unit, слика 7), а вториот со секстант и телескоп (слика 8). Во лунарниот модул имаше и дополнителни инструменти – два радара: едниот за спојување (рандеву) со командниот модул, а вториот за спуштање на Месечината. Познатиот проблем со алармот при спуштањето на Аполо 11 на Месечината беше предизвикан од непотребен и преголем влез на податоци во AGC компјутерот од страна на системот за насочување на радарот за спојување (рандеву), што предизвикало пријавување грешка (код 1202) и самостојно ребутирање на AGC компјутерот. Ребутирањето значело наново започнување на сите процеси, почнувајќи од најприоритетниот – што било од суштинско значење за животите на астронаутите. Армстронг го исклучил автопилотот и го вклучил полуавтоматскиот мод P66 (алармот 1202 веднаш се угасил), по што успешно слетал на Месечината. Проблемот подоцна точно е лоциран како документациона/конструкторска грешка – рандеву радарот имал свое посебно напојување со наизменичен напон (800 Hz, 28 V), кое било идентично со второто напојување за останатата електроника, што не би предизвикувало никаков проблем доколку двата напонски извора биле синхронизирани по фреквенција и по фаза. Проблемот е што според изведбената документација било барано само синхронизација по фреквенција, а не и по фаза, па така и била изведена реалната синхронизација. Синхронизација по фреквенција гарантира константна фазна разлика меѓу двата наизменични напона, што не би предизвикало проблеми, освен кога таа фазна разлика би била во околината на 90 или 270 степени. Според Марфиевите закони, во тој дел од секундата кога Олдрин го вклучил рандеву радарот, фазната разлика била токму таа најнеповолната.  Во следните Аполо мисии овој проблем со синхронизацијата на напојувањето бил лесно и едноставно коригиран директно во електрониката за рандеву радарот.

Слика 7: Најважниот дел од системот за навигација: IMU – Inertial Measurement Unit, склоп на жироскоп и акцелерометар.

Слика 8: Оптичкиот дел од системот за навигација: секстант и телескоп

Овој инцидент бил уште една потврда за квалитетот на AGC компјутерот, кој не се блокирал ниту при такви непредвидени околности. Дали истото можете да го кажете за својот домашен компјутер со Windows оперативниот систем? Колку пати до сега ви заглавил? Џабе што имате илјадници пати помоќен процесор и неколку милиони пати поголема меморија...

На следниот линк можете да прочитате една студија за траекторијата на летот на Аполо 11, изложена на едноставен начин за пошироката публика, со многу графикони и апсолутен минимум формули – тука

Предавање за средношколци, со задачки за испрашување – тука

Предавање од Ричард Батин:

Извор: MIT OpenCourseWare

Шеми на AGC компјутерот – тука

Повеќе за мисиите Аполо и за теориите на заговор околу нив можете да прочитате во претходните броеви на ЕМИТЕР: 4-6/2019, 7-8/2009 и 9/2004.  А за оние жедни за дополнително знаење посетете ги и сајтовите тука и тука

Линк за дискусија:
https://www.facebook.com/EmiterSpisanie/posts/pfbid0tPSQ1QbhiUNVHEfk4c87...