Ako postoji neki slavni kosmički računar, to je svakako onaj iz misije 'Apollo'. AGC (Apollo Guidance Computer) označava granicu između 'pre' i 'posle' u istraživanju kosmosa, i još uvek je popularan i danas. Međutim, AGC nije prvi digitalni računar koji je stigao u kosmos u putničkom brodu. Pre njega je postojao jedan veliki koji je već zaboravljen: računar iz programa 'Gemini', komad inženjeringa vrlo naprednog u vreme kada su programi učitavani sa magnetne trake. Poput mnogih elemenata u 'Geminiju', i računar iz ove kapsule jedva da zaslužuje fusnotu u istorijskoj knjizi o trci u kosmosu. Usprkos svemu, bio je to prvi digitalni računar ugrađen u jedan kosmički brod.
 IBM-ov računar korišćen u 'Geminiju'
je bio težak 27 kg. |
 Kapsula 'Gemini' u poređenju sa 'Mercuryjem'[2].
|
Računar 'Gemini' broda je bio toliko nebitan da nije imao ni službeni naziv. Retroaktivno se obično naziva Gemini Guidance Computer ili GGC (Gemini Guidance Computer) u poređenju sa 'Apollovim' AGC-om[1], ali se u dokumentaciji onog vremena jednostavno nazivao 'brodski računar' ili OBC (On Board Computer), ili prosto 'računar'. Kosmička letilica 'Gemini' je rođena ranih 60-ih kao 'Mercury Mark II', odnosno nadograđena verzija 'Mercuryja' sposobna da nosi dvojicu astronauta i izvodi složene manevre u kosmosu. Cilj programa je bio da posluži kao svojevrsna spona između skromne kapsule 'Mercuryja' i složene letilice 'Apollo' kako bi NASA mogla da stekne iskustvo posebno u orbitnim spajanjima i kosmičkim šetnjama. Drugi, ne manje važan faktor, koji se obično ne komentariše, bio je politički: 'Gemini' su predstavljali odgovor na uspehe sovjetskog programa 'Vashod' i pokazale su javnosti da su Sjedinjene Države još uvek u kosmičkoj trci iako brod 'Apollo'nije bio spreman.
Međutim, uprkos onome što mnogi veruju, 'Gemini' program je imao vrlo skroman tehnički uticaj na 'Apollo'. 'Gemini' je zapravo rođen nakon 'Apolla', tako da većina tehnologija razvijenih za 'Gemini' nije direktno uticala na lunarne misije (kapsulu 'Gemini' konstruisala je kompanija 'McDonnell', dok je 'Apollov' CSM napravio 'North American Aviation'). U svakom slučaju, 'Gemini' su bili prvi američki brodovi sa sposobnošću manevrisanja u kosmosu. 'Mercury' je, poput sovjetskog 'Vastoka', mogao da vrši samo rotacije oko svojih osa, ali ne i translaciju. Bez ove sposobnosti, spajanje s drugom letilicom je bilo nemoguće. Ali postojao je problem: prevođenje komandi astronauta u određene pokrete nije bilo lako. Danas je normalno da avioni lete fly-by-wire– što znači da je računar odgovoran za 'prevođenje' pokreta džojstika od strane pilota u pomeranje odgovarajućih aerodinamičkih površina – ali sredinom 60-ih to je bila vrlo napredna tehnologija. Pored toga, 'Gemini' su morali da izvode složene i precizne manevre kako bi se povezali sa dodatnim bespilotnim stepenima 'Agena', a kosmička agencija je takođe želela sa testira tehniku kontrolisanog povratka kako bi poboljšala preciznost sletanja, što je predstavljalo osnovni zahtev za misije 'Apolla'. U tu svrhu, računar bi koristilo podatke iz inercijalne merne jedinice (IMU), zvezdanog senzora i radara za spajanje za izračunavanje različitih putanja.
Delovi 'Geminija'. Za 19 meseci trajanja programa, uspešno je lansirano 10 letilica (sa 2 neuspeha). Čitav program je koštao Nasu oko $8 današnjih milijardi
Položaj računara u letilici.
Iz tih razloga je bilo potrebno uvesti računar kako bi se astronautima olakšali takvi zadaci. Istina je da je analogni kalkulator bio dovoljan za većinu operacija vezanih za te manevre, ali je NASA odlučila da bi bilo dobro da brodovi 'Gemini' obavljaju i zadatke navođenja – izračunavanje putanje – nezavisno od proračuna koja su pravile velike mašine kontrole misije. Pogotovo što je komunikaciona pokrivenost zemaljskih stanica u to vreme bila vrlo ograničena, te da je NASA želila da smanji zavisnost posade od Hjustona[3]. Samo je digitalni računar mogao efikasno i u razumnim granicama mase da obrađuje sve te zadatke. 19. aprila 1962. godine IBM-u je dodeljen ugovor za računar 'Gemini' programa, tačnije njegovom odelenju 'Federal Systems Division' iz Huntsvilla u Alabami – kompaniji koja će biti odgovorna i za računare 'Apolla'. Međutim, IBM-ovi inženjeri su odlučili se posluže drugačijim dizajnom od AGC-a (zapamtite da je 'Apollo' ustvari, sem LVDC-a koji je vodio 'Saturn V' tokom lansiranja, imao još dva gotovo identična AGC-a u komandnom i lunarnom modulu).
Delovi 'Geminijevog' račinara. IBM je u svojim ranim godinama imao podružnice i poslovanje u 70 zemalja, uključujući i Jugoslavija i SSSR.
Još jedan pogled na 'Geminijev' računar. Dimenzije: visina – 48 cm, širina – 36,8 cm i dužina – 32,4 cm. Projekat 'Gemini' je bio prvi čije su letilice kontrolisali brodski računari, jer su letilice 'Mercuryja' bile vođene računarima sa Zemlji.
Računari 'Gemini' letilica nisu bili tako složeni niti svestrani kao računari 'Apolla', ali su postali prvi IBM-ovi poluprovodički računari koji su putovali u kosmos. S nešto više od 26,7 kg, nalazili su se bočno ispod depresurizovane kapsule, levo od zapovednikovog sedišta (dimenzije računara su bile 48 × 36,8 × 32,4 cm). Svaki ciklus instrukcija je trajao 140 milisekundi, dok je RAM činilo magnetno jezgro sa kapacitetom od 4 kB, iako, u stvarnosti, nije koristio 8-bitne instrukcije, već 13-bitne 'reči'. ROM memorija – tj. 'programi' – bili su napisani na magnetnoj traci i dosezali su 90 kB. Te nam karakteristike danas izgledaju smešne, ali setimo se da je 'Apollov' AGC imao 2kB RAM-a i ROM od 36 kB; reči AGC-a su bile od 16 bita (treba da kažem da su performanse OBC računara u svakoj misiji znatno varirale). Dizajn mu je takođe bio drugačiji: AGC je koristio ROM-ovo feritno jezgro – čuvenu LOL memoriju 'ručno prošivanu' – što je napornije za izradu, ali i mnogo robusnije. Suprotno tome, OBC je koristio magnetnu traku kao skladište za memoriju.
Veza brodskog računara sa drugim sistemima.
Zanimljivo je da je arhitektura 'Geminijevog' računara bila sličnija 'Saturnovom' autopilotu LVDC (Launch Vehicle Digital Computer), takođe IBM-ovom, nego 'Apollovom' AGC-u. Poput LVDC-a ili AGC-a, i OBC je prema današnjim standardima bio izuzetno robustan računar, a jednom prilikom su tehničari uspeli da startuju jedinicu koja je bila dve nedelje potopljena u slanoj vodi. Tačno je da je bilo koji današnji mobilni nekoliko redova veličine jači od ovih mašina, ali da vidim koji bi mobilni izdržao takve uslove. Takođe, OBC računaru je bilo potrebno samo dvadesetak sekundi za restart (iako je to bilo duže nego što je trebalo AGC-u, koji se restartovao za nekoliko sekundi). IBM je izgadio ukupno dvadeset jedinica (pokrenuto je dvanaest 'Gemini'misija, od kojih je deset bilo sa posadom).
Magnetna traka računara 'Gemini', ili ATM jedinica.
Magnetna traka, ili ATM (Auxiliary Tape Memory), predstavljena je prvi put u misiji 'Gemini VIII'. Ova traka je sadržavala programe potrebne za različite faze misije nakon lansiranje (let u orbiti, pristajanje, reentri itd.). Magnetna memorija se odmah pokazala u problematičnoj misiji 'Gemini VIII'[4] u martu 1966. Kada je kapsula kojom su upravljali Neil Armstrong i Dave Scott počela divlje van kontrole da se vrti, astronauti su odmah sa trake učitali programe neophodne za hitan reentri. Uprkos velikim g-opterećenjima, traka se ponašala šampionski.
Tokom lansiranja misija 'Gemini', rakete 'Titan II' – modifikovani interkontinentalni projektili – koristile su sopstveni računar ACS-15, ali je OBC računar služio kao bekap. Svakom programu je trebalo oko 6 minuta da se učita sa trake. Ovaj set programa, ekvivalent današnjim operativnim sistemima računara, nazvao se 'Gemini Math Flow', ili prosto 'Math Flow'. Napravljeno je 7 verzija ovog softvera, od kojih je poslednja korišćena od 'Geminija VIII' do 'Geminija XII', poslednje misije programa.
Veze računara sa ostalim brodskim sistemima.
Rukovanje OBC-om je bilo neuporedivo lakše nego sa 'Apollovim' AGC-om. Posada je komunicirala s računarom preko dva panela: jednim za praćenje povećanja brzine, IVI (Incremental Velocity Indicator) i kontrolnim panelom za ručno unošenje podataka, MDIU (Manual Data Insertion Unit). MDIU se nalazio na desnoj strani table, nasuprot pilotu, i uključivao je tastaturu sa 10 dirki pod nazivom Modular Display Keyboard (MDK) i displej sa 7 cifara nazvan Modular Display Readout (MDR). Prve dvije brojke na ovom zaslonu su predstavljale memorijsku adresu. Pilot je mogao da unese dvocifreni kôd za prikaz petocifrene računarske poruke, ili je mogao da unese instrukciju pritiskom na dvocifreni kod a potom petocifrenu instrukciju. Ako bi pogrešio, ekran bi se ispunio nulama. Na primer, za pristajanje na položaj 120° u orbiti, astronauti su najprije morali da unesu adresu '83', a zatim instrukciju '12000'. Tada bi računar učitao odgovarajući program za pristajanje i spajanje pod tim uslovima.
Kontrolni MDIU displeji.
Položaj MDIU na tabli ispred pilota.
IVI, smešten na levoj strani table ispred zapovednika, prikazivao je Delta-V u stopama u sekundi, odn. trenutnu promenu brzine ili onu potrebnu za obavljanje određenog manevra. IVI je imao tri mala Delta-V displeja sa tri cifre, odn. indikator za svaku koordinatnu osu. Budući da računar nije baratao negativnim brojevima – niti decimalima – palile su se lampice koje su pokazivale smer leta po svakoj osi (napred/nazad, levo/desno ili gore/dole). Računar je izračunavao može li se neki manevar spajanja izvesti sa raspoloživim gorivom, pa ako je moguće, zapovednik bi pritisnuo dugme za start. IVI je zatim prikazao Delta-V potreban za manevar i, kad bi se trasteri uključili, zapovednik se 'igrao' kako bi IVI indikatore po svakoj osi smanjio na nulu. Nakon što su veličine bile svedene na nulu, brod je bio postavljen u novu orbitu. Za svaki slučaj, pre svakog manevra, posada je takođe obavljala proračune ručno, koristeći unapred određene formule.
Elementi IVI-a.
Uprkos svemu, čini se da NASA nije baš verovala 'Geminijevim' računarima, barem ne u prvim misijama. Kada su Gus Grissom i John Young poleteli 23. marta 1965. godine kako bi izvršili prvu putničku misiju programa, 'Gemini III', dvojica putnika su dobili instrukciju da ignorišu rezultate računara ako se njihovi proračuni razlikuju od onih koje šalje Hjuston. Kao rezultat toga, zanemarili su računar tokom povratka u atmosferu i na kraju pali u okean gotovo stotinu kilometara dalje nego što se očekivalo. Naknadno je utvrđeno da bi greška bila manja da su sledili uputstva OBC-a.
Reentri kapsule 'Gemini'.
Istina je takođe i da računar nije bio bez svojih mana. Najpoznatija se manifestovala u junu 1965. tokom misije 'Gemini IV' s Jimom McDivittom i Edom Whiteom. Kad je zapovednik McDivitt pokušao da učita odgovarajući program za kontrolisani reentri, računar se ugasio. Trebalo je čekati misije 'Gemini VII i VIA' u decembru 1965. da bismo videli prve reentrije delimično pod nadzorom OBC-a. Za ovu vrstu reentrija, računar je prilagođavao položaj kapsule pomoću motora da bi prilagodio položaj težišta u odnosu na putanju. Na taj način je stvarana mala sila potiska koja je smanjivala ubrzanje posade i poboljšavala preciznost spuštanja (tehnika koja se trenutno koristi sa svim kapsulama).
'Gemini VII' posmatran sa 'Geminija VIA'.
U slučaju povratka sa niske orbite, ova šema je znatno olakšala posao astronautima za razliku od balističkih reentrija kapsula 'Mercury' ili 'Vastok', dok je za lunarne misije bila presudna, budući da su ubrzanja u igri bila mnogo veća. Prvi potpuno računarom kontrolisani reentri izvela je misija 'Gemini IX' septembra 1966. Kapsula je odstupila od planirane tačke samo 4,5 kilometara. S druge strane, jedno od ograničenja OBC-a u poređenju s 'Apollovim' AGC-om je bilo to što nije imao nezavisni stelarni navigacioni sistem (iako u niskoj orbiti ovaj sistem nije bio ni potreban).
Oldrin i Lovel, posada 'Geminija XII'.
Oldrin drži mali sekstant kojim je proveravao položaj broda tokom leta.
Računarska tehnologija 'Blizanca' nije se koristila na 'Apolonu', ali je stvorila porodicu računara '4Pi' koja će se koristiti u raznim borbenim avionima poput 'B-52' ili 'B-1B'. Ova vrsta računara se koristila i na orbitnoj stanici 'Skylab' i postavila je temelj za AP-101 svemirskog šatla. U tom smislu je zaboravljeni 'Gemini'kompjuter imao presudniji uticaj na razvoj američkog kosmičkog programa od čuvenog AGC-a 'Apollo'programa.
Šatlov računar AP-101.
Reference:
- https://www.ibiblio.org/apollo/Documents/Gemini%20Digital%20Computer%20Manual.pdf
- https://history.nasa.gov/computers/Ch1-4.html
- https://www.ibiblio.org/apollo/Gemini.html
[1] U mom feljtonu o misiji 'Apollo 11' čitavo jedno poglavlje sam posverio slavnim računarima koji su pomogli u realizaciji ove istorijske miisije. Priču sam započeo ovako: '... Pre svega treba pojasniti da je u stvarnosti postojalo – nekoliko 'Apolo računara'. Najpoznatiji je bio AGC komandno-servisnog modula (CSM), ali ne smemo da zaboravimo ni da je lunarni modul (LM) posedovao identični računar. Kako bi se izbegla zabuna, AGC se za LM često nazivao LGC (Lunar GuidanceComputer), a za CSM je bio poznat kao CGC (Computer Command Modus Guidance Computer). Iako da su oba bili zapravo blizanci, malo kasnije ćemo detaljno pričati o njihovim operacijama...'
[2] Kada sam 2003. bio u Nasi, ulazio sam u kapsulu 'Mercuryja' i sećam se da je bila neverovatno mala i skromna u svakom pogledu, manja nego telefonska govornica. Sama pomisao da je time neko leteo u orbitu je bila neverovatna. Pošto sam viši i teži od tadašnjih putnika, i bez skafandera sam jedva uspeo da sednem u kabinu ali tako da pored mene nije moglo sa sedne ni dete.
[3] U to vreme, a i kasnije, Sovjeti su imali potpuno drugačiju koncepciju – sve je bilo automatizovano. Učinak putnika u kritičnim operacijama tokom misije ili povratka kući je bio minoran. Svi su u svetu bili zapanjeni kada su Sovjeti, recimo, izveli prvi let svog šatla 'Buran' potpuno automatizovano!
[4] Bio je to šesti let sa posadom programa 'Gemini'. Zadatak je bio prvo spajanje dve letilice u kosmosu, ali je došlo do kvara u elektrici i čitava misija je morala da se prekine. N. Armstrong je bio zapovednik misije i bio je prvi američki civil u orbiti (godinu dana ranije je izašao iz Mornarice). Sovjeti su lansirali prvog civila, Valentinu Terješkovu, 3 godine ranije.
, 
KOJI TELESKOP DA KUPIM?
