Zatímco pro běžného uživatele je pád operačního systému nepříjemností, která se dá snadno napravit, pro misi Apollo 11 by případná porucha počítače nebo programu znamenala katastrofu a zřejmě i smrt posádky. Proto museli počítačoví inženýři pro tento vesmírný let vymyslet něco úplně nového a superspolehlivého. Z pohledu současníka přitom tehdejší zázemí astronautů jistil systém velice triviální.
Počítač, díky němuž Apollo 11 přistálo na Měsíci, byl slabší než dnešní kalkulačky
Mise Apollo byla první v dějinách, kde lidský život závisel na počítači, byla první, v níž stroj ovládal jak řízení letu, tak i systémy na podporu života – a tedy i životy astronautů na palubě.
Přestože došlo během přistání modulu Eagle na Měsíci k falešnému poplachu ohledně počítače a tento jediný moment během celého letu dokázal lehce zvýšit tepovou frekvenci Neila Armstronga, znamenalo použití letového počítače mise Apollo 11 obří úspěch.
Přestože tento počítač Apollo Guidance Computer (AGC) byl milionkrát méně výkonný než dnešní smartphony, položil základy světa, ve kterém dnes žijeme – otevřel totiž cestu k využívání počítačů nejen v astronautice, ale také v leteckém průmyslu.
Velká mikročipová revoluce
Počítače v době mise Apollo 11 vypadaly úplně jinak než dnes; byly obrovské, zaplňovaly celé sály a spotřebovávaly takové množství energie, jaké by si kosmická loď nemohla dovolit. Experti proto museli přistoupit k jejich miniaturizaci, která se opírala o objev integrovaných obvodů.
Jejich autorem byl kansaský inženýr Jack Kilby, jenž za tento objev obdržel roku 2000 Nobelovu cenu za fyziku. Ale právě NASA a Pentagon se nejvíc zasloužily o to, aby byly integrované obvody opravdu miniaturní a aby se v této podobě dostaly do sériové výroby. Potřebovaly totiž mikročipy, aby řídily jejich rakety typu Minuteman namířené na Sovětský svaz.
- Hodinový takt počítače byl 1MHz. První elektromechanický počítač pro všeobecné použití Z3 pracoval s frekvencí kolem 5 až 10 Hz. První elektronický počítač pro všeobecné použití, ENIAC, použil ve své cyklické jednotce hodiny o frekvenci 100 kHz. Dnešní procesory mají taktovací frekvenci běžně nad 1,6 GHz.
- Paměť tohoto počítače byla přibližně 71 kB. Paměť dnešních notebooků se pohybuje v desítkách GB.
„Měli tehdy naprosto neuvěřitelné a úplně šílené požadavky na spolehlivost,“ popisuje Frank O'Brien, historik kosmického výzkumu a autor knihy o navigačním počítači mise Apollo „The Apollo Guidance Computer: Architecture and Operation“.
Na začátku šedesátých let obě výše zmíněné agentury vykoupily prakticky všechny mikročipy, které byly v USA vyrobené – šlo asi o milion kusů. A právě to donutilo výrobce, aby vylepšili jejich design a také aby začali vyrábět obvody, které měly mnohem delší výdrž než několik hodin, jak tomu bylo zpočátku.
Multitasking
Moderní počítače, jako jsou například ty umístěné v mobilních telefonech, jsou schopné provést miliony operací najednou: v jednom okně zpracovávají e-maily, v jiném mapu založenou na GPS datech, přitom hlídají nejrůznější sociální média a videohry. V době, kdy počítače teprve začínaly, ale fungovaly úplně jinak.
„Toho, co jsme po nich chtěli, nebylo moc. Měly počítat čísla a nahradit lidi, kteří by museli počítat různé úkoly na mechanických počítadlech,“ popisuje Seamus Tuohy, ředitel společnosti Draper, která se oddělila od Instrumentation Laboratory na Massachusettském technologickém institutu, kde vyvinuli navigační počítač pro misi Apollo 11.
Požadavky na přístroj pro vesmírnou expedici byly úplně odlišné. Musel být velký maximálně jako kufřík, každý kilogram zátěže rozhodoval. A navíc musel splnit množství životně důležitých úkolů: od navigace lodi přes ovládání přístroje na výrobu kyslíku, topení až po odbourávání oxidu uhličitého.
Místo lidského operátora, který dá stroji seznam výpočtů, a ten je hodiny, nebo dokonce dny řeší, potřebovali Američané počítač, který bude prakticky v reálném čase reagovat na příkazy a dotazy astronautů.
Z dnešního pohledu to může vypadat banálně, ale před půlstoletím byla existence takového stroje na hranici sci-fi příběhů. Například slavný Isaac Asimov v téže době popisoval superinteligentní roboty, kteří cesty vesmírem počítali na logaritmických pravítkách.
Počítač Apollo 11
Obavy ze Sovětů
NASA se navíc obávala, že by Sovětský svaz mohl zkusit narušit komunikaci mezi velením v Houstonu a americkými kosmickými loděmi. A právě pro tento případ byl palubní počítač zásadní – mohl totiž ovládat loď bez nutnosti komunikace se Zemí.
Uvažovalo se i o tom, že by mise vycházející z Apolla mohly cestovat také hlouběji do sluneční soustavy, kde už obrovské vzdálenosti způsobují problémy v komunikaci; například na Mars letí signál asi 13 minut.
Všechny tyto proměnné vedly k tomu, že bylo zapotřebí něčeho, co dostalo jméno softwarová architektura. Za její vznik zodpovídal inženýr Hal Laning.
Nový počítač potřeboval také zcela jiné ovládání než tehdejší stroje, se kterými operátor pracoval pomocí děrných štítků. V Apollu 11 se nakonec využil systém nazvaný DSKY (neboli diskey), založený na kombinaci klávesnice s obrazovkou. Astronauti zadávali příkazy pomocí dvoučíselných kódů, jimiž označovali různé úkoly, jako byl zážeh trysek nebo otočení lodi vybraným směrem.
Test sestupem
Nejnáročnější test schopností zažil počítač Apolla během posledních minut při sestupu modulu Eagle na Měsíc. Při něm totiž začal hlásit, že by mělo dojít k pádu.
Něco takového by samozřejmě byla katastrofa a bylo by třeba misi okamžitě přerušit. V Houstonu ovšem jednomu z inženýrů došlo, kde je problém – počítač byl přetížený. Sice o pouhá čtyři procenta, ale i to představovalo problém. Letové středisko tedy schválilo, že se v misi bude pokračovat, a chytře naprogramovaný počítač si s tímto úkolem poradil.
Kromě již výše popsaného dopadu na miniaturizaci měl mít tento počítač v budoucnu řadu dalších důsledků; stal se mimo jiné základem experimentálního systému ovládání letadla, kterému se říká fly-by-wire, jejž letečtí konstruktéři poprvé použili v letounu F-8 Crusader.
Původně byl sice určený pro citlivější řízení vojenských letadel, ale později se stal základem ovládání pro americké raketoplány. A vlastně je tak předchůdcem všech počítačů, které dnes pomocí fly-by-wire řídí komerční letadla.
- Fly-by-wire (FBW) je systém, který nahrazuje ruční ovládání letadla elektronickým řízením. Umožňuje řízení letadla bez pilota (automatické vyrovnávání letadla).
- Výrobci dopravních letadel Boeing a Airbus se liší v přístupu a nasazení fly-by-wire systému. V letadlech Airbus tento systém nedovolí pilotovi přebrat úplnou kontrolu nad letadlem (dodržení koridoru, ovládání výkonu). V Boeingu 777 mohou piloti převzít nad letadlem úplnou kontrolu.