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科学技术:使月球任务成为可能的机器

  • 2019-11-15 16:49:38

我们都去过那里:你正在做一些重要的事情,你的电脑崩溃,你失去了所有的进步。

在阿波罗任务期间,这种失败不是一种选择,这是计算机第一次被委托处理飞行控制和生命支持系统 - 因此也是航天员的生命。

尽管在月球下降期间发出臭名昭着的虚假警报,导致尼尔阿姆斯特朗指挥官的心率赛,但它取得了巨大的成功,奠定了从现代航空电子设备到多任务操作系统的基础。

以下是阿波罗制导计算机(AGC)的一些方法,它比2019年智能手机强大数百万倍,塑造了我们今天生活的世界:

Microchip革命

集成电路或微芯片是小型化过程中必不可少的一部分,它允许将计算机放置在航天器上,与之前的巨大,耗电的真空管技术形成鲜明对比。

他们的发明归功于德州仪器公司的Jack Kilby和Robert Noyce,后者是加利福尼亚州山景城的Fairchild Semiconductor和后来的英特尔公司的共同创始人。

但美国宇航局和国防部 - 需要微芯片来指导他们的民兵弹道导弹指向苏联 - 通过产生促进大规模生产的需求大大加速了他们的发展。

“他们对可靠性有着令人难以置信的绝对疯狂的要求,这是人们无法想象的,”太空飞行历史学家,“阿波罗指导计算机:建筑与运营”一书的作者弗兰克奥布莱恩告诉法新社。

20世纪60年代初,这两家机构几乎购买了美国生产的所有微芯片,大约有100万美元,O'Brien补充说,迫使制造商改进他们的设计并制造出比他们早期生命周期更长的电路。几个小时。

多任务处理

现代计算机,例如口袋里的智能手机,通常能够同时完成各种任务:在一个窗口中处理电子邮件,在另一个窗口中处理GPS地图,各种社交网络应用程序,随时准备接听来电和短信。

但是在计算机的早期阶段,我们以一种根本不同的方式思考它们。

“他们被要求做的事情并不多。他们被要求扼杀数字并取代那些会在机械加机上做人的人,”德雷珀空间系统的主要负责人Seamus Tuohy表示。麻省理工学院仪器实验室开发了阿波罗指导计算机。

这一切都发生了变化,阿波罗指导计算机是一个公文包大小的机器,需要处理一系列重要任务,从船舶导航到运行氧气发生器,加热器和二氧化碳洗涤器。

而不是计算机操作员给机器一套计算并留下几个小时甚至几天才能得出答案 - 所有这些都需要以时间敏感的方式完成,具有截止功能和能力用户(宇航员)实时提供命令。

美国宇航局认为,如果苏联人试图在休斯顿和美国宇宙飞船的地面控制之间干扰无线电通信,并且因为阿波罗最初被设想深入太阳系,它需要一台机载计算机来处理所有这些功能。

所有这些都需要一个软件“架构”,其中大部分都是由工程师Hal Laning设计的。

实时输入

它还需要新的方式让人与机器进行交互,超越当时的穿卡设计。

工程师提出了三个关键方法:现代驾驶舱中仍然可以找到的开关,连接到世界上第一个数字电传操纵系统的手持控制器,以及缩写为DSKY的“显示和键盘”装置。发音为“dis-key”)。

宇航员将为动词和名词输入两位数的代码,以执行命令,如发射推进器,或锁定特定的星,如果依靠惯性制导系统保持其俯仰,滚动和偏航稳定的船,开始偏离正轨。

奥布莱恩用一个访问美国的游客的比喻,他很饿,但对英语知之甚少,可能会说“吃披萨”来传达基本含义。

通过测试

阿波罗11号最紧张的时刻是在它下降到月球表面的最后几分钟,当计算机的警钟开始响起并使它看起来好像已经坠毁时。

这样的事件很可能是灾难性的,迫使船员中止他们的任务,甚至将失控的船只发送到地面。

回到休斯敦,一位工程师意识到,虽然机器暂时超载,但其巧妙的编程使其能够自动完成不太重要的任务并专注于着陆。

“计算机处理过载的方式是一个真正的突破,”史密森学会航空电子学研究员Paul Ceruzzi说。

O'Brien指出,虽然AGC对现代计算标准微不足道,时钟速度为1 Mhz,总内存为38Kb,但这种比较恰好与其真正的口径相悖。

“由于能力非常小,他们能够完成我们现在认为完全正常的所有令人惊奇的事情,”他说。

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