Hallo,
Interessiert mich zwar, aber wie mit so vielem, auf Platz 12345 der To-Do Liste kommt man nie dazu.
Kannst du vielleicht einfach ein paar kurze Zeilen dazu schreiben?
Zu dem Thema habe ich mal einen Vortrag an unserer Sternwarte gehalten (weil „Astronavigation“ auch in den Apollo Computer integriert war) der etwa eineinhalb Stunden gedauert hat...
Trotzdem versuche ich es mal in Stichworten:
Der Apollo Guidance Computer (ich kürze ihn ab jetzt mit AGC ab) ist ein rein digitaler Rechner. Zu der Zeit gab es noch keinen Mikroprozessor oder Mikrocontroller, aber schon integrierte Schaltungen. Man entschied sich dafür, für den Rechner nur einen Typ von Logikgatter zu verwenden, nämlich ein NOR-Gatter mit drei Eingängen. Wenn man genügend von diesen verschaltet (einige Jahre lang hat die NASA für das Apollo Programm fast die komplette Chip Produktion der USA abgenommen) lässt sich ein kompletter Rechner daraus aufbauen.
Als Arbeitsspeicher kamen Magnetkernspeicher zum Einsatz und zwar 2048kWorte bei einer Wortlänge von 16 Bit also nach heutiger Zählweise 4kBytes (daher die häufigen Vergleiche mit Taschenrechnern, die an dieser Stelle allerdings schon wieder enden, denn ich habe noch keinen Taschenrechner mit eingebauter Trägheitsnavigation und Landeradar gesehen
). Der Programmspeicher bestand ebenfalls aus vormagnetisierten Magnetkernen, die von erfahrenen Näherinnen in der richtigen Reihenfolge auf lange Kabelstränge aufgefädelt wurden. Diese wiederum wurden dann aufgewickelt und in einem Gehäuse vergossen. Der AGC hatte einen Programmspeicher mit etwas über 36.000 Worten, wiederum mit 16 Bit, entsprechend 75kBytes.
Die Software lief in einem Echtzeitbetrieb mit parallelen Aufgaben, die priorisiert waren. Die Lageregelung hatte z.B. Vorrang vor der Höhenmessung mit dem Landeradar. Der Rechner war mit vielen Bordsystemen verbunden, von denen er Eingaben bekommen hat (Kreisel, Steuerknüppel, Radar, ...) bzw. die er ansteuern konnte, vor allem die Lageregelungs- und sonstigen Triebwerke. Dazu gab es ein Telemetrieinterface zur Bodenstation und ein Bedienterminal für die Crew („DSKY“ = Display and Keyboard). Dessen eine Besonderheit war die Elektrolumineszenzanzeige, denn damals gab es weder Leuchtdioden noch Flüssigkristallanzeigen und die ansonsten gängigen Ziffernröhren („Nixies“) hätten zu viel Strom verbraucht. Weil die Elektrolumineszenzanzeigen Hochspannung benötigen und es damals noch keine Transistoren gab, die damit verträglich waren, hatten die ersten Modelle des DKYS noch Relais, um die Displaysegmente anzusteuern. Und zwar ein Relais pro Segment, mehr als 120 insgesamt. Im Laufe der 60er Jahre wurden dann aber spannungsfeste Transistoren entwickelt, so dass bereits Apollo 11 (und vielleicht auch schon frühere, das müsste ich aber nachlesen) „solid state“ Bordcomputer und Anzeigen hatten. Auf YouTube findet man ein Video von einem fleissigen Menschen, der ein DSKY Display mit Relais nachgebaut hat, allerdings nicht mit Elektrolumineszenz.
Die Tastatur war sehr einfach und hatte nicht viele Tasten, weil sie ja mit Handschuhen bedient werden musste. Eine Besonderheit ist die Eingabe von Werten mit „Verb“ und „Noun“, jeweils Zahlencodes die auswendig gelernt werden mussten. Mit dem Verb hat man dem Computer gesagt, welche Funktion man wollte, z.B. „Zeige an“ und mit dem Substantiv hat man gesagt, „was“ man möchte bzw. einen Wert eingegeben. Ein Beispiel ist die aktuelle Missionszeit, für die man Verb 1 6 Noun 3 6 Enter drücken musste. Ein wichtiger Knopf war auch „Pro“ mit dem man das für den jeweiligen Flugabschnitt notwendige Programm aufgerufen hat (darunter, Launch, TLI, Rendez-Vous, Landung, Wiederaufstieg, Abgleich der Position des Trägheitsnavigationssystems mit Sternpeilungen). Es gibt übrigens eine App für das iPad namens „dsky“ mit der man damit rumspielen kann, was leider ohne Mondlandefähre ziemlich langweiig ist. Die beste Nachbildung des DSKY überhaupt kann man im Film „Apollo 13“ bewundern.
Das Kommandomodul und die Mondlandefähre hatten jeweils einen eigenen AGC, die die im Kern gleich waren, aber mit verschiedenen Interfaces und vor allem verschiedenen Softwarepaketen ausgesestattet waren. Den Anfangsbuchstaben entsprechend hieß die Software des command module „Colossus“ und die des LEM „Luminary“. Colossus hätte z.B. auch die Saturn V steuern können falls deren eigener Computer ausgefallen wäre, dafür fehlte aber die Software für die Landung auf dem Mond.
Insgesamt wurden für die Entwicklung des AGC und seiner Software, beides unter Leitung des MIT, etwa 1.400 Mannjahre aufgewendet, heute politisch korrekt „Personenjahre“, was insofern eine sinnvollere Bezeichung ist, weil die Softwareabteilung von einer Frau namens Margaret Hamilton geleitet wurde. Ganz vieles was heute in der Luft- und Raumfahrt selbstverständlich ist war damals komplettes Neuland, darunter vor allem die Trägheitsnavigation, fly-by-wire, Digitalrechner (die es in Flugzeugautopiloten erst 20 Jahre später gab. Auch Multitasking und priorisierte Tasks gab es bis dahin nur bei Großrechnern und bei Kleinrechnern auch erst Jahrzehnte später wieder - MS-DOS, mit dem einige von uns PC-mäßig noch zu tun hatten, konnte kein richtiges Multitasking. Und Taschenrecher übrigens auch nicht.
Eine Sache noch, weil die Genauikeit erwähnt wurde, mit der Apollo 12 ihre Landeposition neben der Surveyor-Sonde getroffen hat: Grundsätzlich waren die Landeorte der Apollomissionen im „Luminary“-Programm festverdrahtet. Das hat sich bei Apollo 11 dann auch als Problem erwiesen, denn die angesteuerte Landestelle war voll mit hausgroßen Felsbrocken, die man auf den „Lunar Orbiter“ Fotos nicht erkennen konnte. Die Astronauten lagen übrigens während des größten Teiles des Landeanfluges auf dem Rücken und konnten nur die Sterne über sich sehen, falls es dafür nicht zu hell war, denn das Landetriebwerk musste in Flugrichtung zeigen um von der Orbitalgeschwindigkeit abbremsen zu können. Erst sehr spät wurde die Landefähre dann durch Schwenken nach vorne aufgerichtet, so dass die Astronauten ihren Landeort überhaupt sehen konnten. Sie kannten ihn aber sehr gut, weil sie die Anflüge mit Mondfotos im Simulator dutzendfach geübt haben.
Die genaue Landstelle konnte man (eigentlich nicht „man“, sondern nur der Kommandant) anhand einer Marke auf der Strichplatte erkennen, die in die Frontscheibe eingraviert war. Hat man vielleicht auf Fotos von der Landefähre schon gesehen. Genau passend zur Größe der Person, die am Steuer stand, Sitze gab es keine, sozusagen auch festverdrahtet. Als Armstrong gesehen hat, dass die Landestelle nichts taugt, hat er bekanntlich die Steuerung von Hand übernommen, um über das Trümmerfeld wegzufliegen. So eine Landefähre zu steuern ist aber auch für den besten Testpiloten der Welt ein fast unmögliches Unterfangen, weswegen er für seine manuelle Landung dann auch den gesamten Reservetreibstoff gebraucht hat. Wenige Sekunden haben gefehlt und die Mission hätte abgebrochen werden müssen.
Um das in Zukunft zu verbessern, hat man ab Apollo 12 eine kleine Softwareändeung namens „redesignate“ eingefädelt (im wahrsten Sinn des Wortes, die Bits und Bytes waren ja als Ferritperlen auf Kabel gefädelt): Der Kommandant konnte mit der Handsteuerung die Landemarke auf seiner Scheibe auf einen anderen Punkt auf der Mondoberfläche setzen, zu dem der Rechner dann eine neue Navigationslösung berechnet hat. Das war sogar mehrfach möglich (im Rahmen des Treibstoffvorrats), so dass sich Pete Conrad, der Kommandant von Apollo 12, mit Hilfe von zweimal „re-designate“ so genau an Surveyor heranarbeiten konnte. Die genaue Position der Sonde kannte er von auswendig gelernten Mondfotos, die er glücklicherweise während des Anflugs wiedererkannt hat.
Wer noch mehr darüber wissen will muss jetzt aber wirklich das Buch lesen
(sollten die Japanischen Sondenprogrammierer vielleicht auch!)
Happy landings
Maximilian
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