1950年代後半、NASAが月に行くつもりがなかった、またはそこに到達するためにコンピューターが必要になる前に、MIT計装研究所は、いつか火星に飛ぶことを望んでいた小さなプロトタイププローブを設計および構築しました（背景の一部を読んでください）この物語の1つはここに）。この小さなプローブは、弾道ミサイル、潜水艦、および研究所が第二次世界大戦以来軍用に設計および構築した航空機の慣性システムに基づいて、小型の基本的な汎用コンピュータをナビゲーションに使用しました。
計装研究所の人々は、火星探査機の概念、特にナビゲーションシステムが、米空軍やジェット推進研究所などの駆け出しの惑星探査活動に関係する人々にとって興味深いものになると考えていました。しかし、MITラボが彼らに接近したとき、どちらのエンティティも興味を持っていませんでした。空軍は宇宙ビジネスから撤退しており、JPLはモハーベ砂漠にある大きなゴールドストーンコミュニケーションディッシュからの航海をしながら、独自の惑星探査機を運用する計画を立てていました。 26メートルのレーダーアンテナは、初期のロボットパイオニアプローブを追跡するために構築されました。
空軍とJPLの両方が、新しく形成されたNASA組織の人々に実験室での話し合いを提案しました。
研究室のメンバーは、ワシントンD.C.のNASAの副管理官であるヒュードライデンと、ラングレーリサーチセンターでNASAの飛行力学ブランチを率いていたロバートチルトンを訪問しました。両方の男性は、研究室が設計、特にガイダンスコンピューターでいくつかの非常に細かい作業を行ったと思いました。 NASAは、この概念についての研究を続けるために、ラボに$ 50,000を与えることを決定しました。
その後、研究室のリーダーであるチャールズスタークドレイパー博士と他のNASA指導者との間に会議が開かれ、NASAが想定したさまざまな長期計画と、研究室の設計が人間によって操縦される宇宙船にどのように適合するかについて話し合いました。数回の会議の後、システムは、宇宙飛行士用のコントロールとディスプレイを備えた汎用デジタルコンピューター、空間六分儀、ジャイロと加速度計を備えた慣性誘導ユニット、およびすべてのサポート電子機器で構成する必要があると判断しました。これらすべての議論において、宇宙飛行士は宇宙船の操縦において役割を果たすだけでなく、乗るだけではないことに全員が同意した。そして、NASAのすべての人々は、ソビエト連邦が米国の宇宙船と地上の間の通信を妨害し、宇宙飛行士の任務と生命を危険にさらす恐れがあるので、特に自給自足のナビゲーション機能を気に入りました。
しかし、その後、プロジェクトアポロが誕生しました。ジョンF.ケネディ大統領は、1961年4月にNASAに月面に着陸し、安全に地球に戻るように要求しました。そのわずか11週間後の1961年8月、アポロの最初の主要契約がMIT計装研究所と署名し、ガイダンスとナビゲーションシステムを構築しました。
火星探査機の設計チームに所属していたtheLabのエンジニアであるディック・バッティン氏は、「私たちは契約を結んでいました」と言いました。「しかし、火星をモデルにしてみること以外に、どうやってこの仕事をするのかわからなかった。調査。"
アポロガイダンスコンピューター（AGC）の伝承の一部は、ラボの11ページの提案にリストされている仕様の一部が、Doc Draperによって基本的に薄い空気から引き出されたということです。より良い数がなく、そして宇宙船の中に収まる必要があることを知っていたため、彼はそれが100ポンドの重さで、1立方フィートのサイズであり、100ワット未満の電力しか使用しないと述べました。
しかし、当時、他の契約がなされておらず、NASAはその方法（直接上昇、地球軌道ランデブー、または月軌道ランデブー）をまだ決定していないため、他のアポロコンポーネントまたは宇宙船についてはほとんど仕様が知られていませんでした。 theMoonに到達するための宇宙船の種類。
「私たちは言った、「仕事はわからないが、これは私たちが持っているコンピューターであり、私たちはそれに取り組み、それを拡張しようとし、できる限りのことをするつもりだ」とバティンは言った。 。 「しかし、この仕事をすることができるのは、国内に誰もが持っている唯一のコンピューターでした…この仕事が何であれ。」
Battin氏は、最初に月への飛行のオプションが地球軌道ランデブーになることを思い出しました。そこでは、宇宙船のさまざまな部分が地球から発射され、地球軌道で結合されて月へ飛行し、全体として着陸します。しかし、最終的には月着陸ランデブーの概念が勝ちました。着陸船はコマンドモジュールから分離して月に着陸します。
「それで、それが起こったとき、問題は...私たちがコマンドモジュールに対して持っているよりも、月モジュールのためのまったく新しくて異なるガイダンスシステムが必要ですか？」バティンは言った。 「それについて何をするつもりですか？ NASAは両方の宇宙船で同じ[コンピュータ]システムを使用することを確信しました。彼らは異なる使命を持っていますが、月のモジュールにシステムを複製することができます。それが私たちのやったことです。」
アポロガイダンスコンピューター（AGC）に関する初期の概念的な作業は急速に進み、バッティンとそのコホートであるMilt Trageser、Hal Laning、David Hoag、Eldon Hallがガイダンス、ナビゲーション、制御の全体的な構成を検討しました。
ガイダンスは、クラフトの動きを指示することを意味し、ナビゲーションは、将来の目的地との関係で、現在の位置をできるだけ正確に決定することを指しました。制御とは、車両の動きを方向付けることであり、空間では、その姿勢（ヨー、ピッチ、ロール）または速度（速度と方向）に関連する方向です。 MITの専門知識はガイダンスとナビゲーションを中心としたものでしたが、NASAエンジニア、特にプロジェクトマーキュリーでの作業経験のあるエンジニアはガイダンスと制御を強調していました。したがって、2つのエンティティは連携して、ジャイロと加速度計からのデータに基づいて必要な操作を作成し、操作をコンピューターとソフトウェアの一部にする方法を作成しました。
MIT Instrumentation Labにとって、アポロガイダンスコンピューターに関する大きな懸念の1つは信頼性でした。コンピュータは宇宙船の頭脳になるだろうが、もしそれが失敗したらどうなるだろうか？冗長性は基本的な信頼性の問題に対する既知の解決策であったため、ラボの人々は、1台をバックアップとして2台のコンピューターを搭載することを提案しました。しかし、北米の航空（Apolloコマンドとサービスモジュールを構築している会社）は、重量要件を満たすために独自の問題を抱えていました。北米は2台のコンピューターのサイズとスペース要件にすぐに対応できなくなり、NASAはこれに同意しました。
信頼性を高めるための別のアイデアには、宇宙船に「サーキットメンテナンス」を実行できるスペアサーキットボードやその他のモジュールを搭載することが含まれ、宇宙飛行中に欠陥部品を交換することができました。しかし、宇宙飛行士がコンパートメントまたはフロアボードを開けて、欠陥部品を探すというアイデアこのオプションがかなり長い間強く検討されていたとしても、モジュールと、月への接近中にスペアの回路基板を挿入することは、途方もないことのように思われました。
「私たちは、「このコンピューターの信頼性を高めるだけだ」と述べた」とバティンは思い出す。 「今日、失敗しないようにプログラムを構築するつもりだと言ったら、プログラムから追い出されるでしょう。しかし、それが私たちのやったことです。」
1964年の秋までに、主に改良されたテクノロジーを利用するために、ラボはAGCのアップグレードバージョンの設計を開始しました。アポロ計画の最も困難な側面の1つは、宇宙船を月に戻したり、月に戻したりするのに必要なリアルタイムコンピューティングの量でした。研究所のエンジニアが最初にプロジェクトに取り組み始めたとき、コンピューターは依然としてアナログ技術に依存していました。アナログコンピュータは高速でもなく、月へのミッションに十分な信頼性もありませんでした。
1959年に発明されたばかりの集積回路は、今ではより高性能で信頼性が高く、より小さくなりました。コアトランジスタ回路を使用して以前の設計を置き換えることができ、占有スペースが約40％削減されます。 1961年にMITがAGC契約を獲得して以来、テクノロジーが進歩すると同時に、アポロの初飛行までの信頼性が向上し、できればコストを削減できると確信していました。その決定により、AGCは集積回路を使用する最初のコンピューターの1つになり、まもなく、マイクロ回路の米国の総出力の3分の2以上がApolloコンピューターのプロトタイプの構築に使用されました。
Lead image caption：フェアチャイルド4500a集積回路として知られる初期の集積回路。画像提供：ドレイパー。
コンピュータハードウェアの多くの設計要素が導入され始めたにもかかわらず、1960年代中頃までに、メモリの問題が明らかになりました。火星探査機をベースにしたオリジナルのデザインは、わずか4キロバイトの固定メモリと256ワードの消去可能でした。 NASAがApolloプログラムにさらに多くの側面を追加したため、メモリ要件は10 K、12、16、24、そして最終的に36キロバイトの固定メモリと2 Kの消去可能な容量に増え続けました。
研究所が考案したシステムは、コアロープメモリと呼ばれ、ソフトウェアは、小さな磁性「ドーナツ」を介して編み込まれたニッケル合金ワイヤーで慎重に作成され、消去不可能なメモリを作成しました。コンピューターの1と0の言語では、1の場合はドーナツを通過しました。ゼロの場合、ワイヤーはその周りを走っていました。 1つのメモリコンポーネントの場合、512の磁気コアを通して0.5マイルのワイヤーの束が織り込まれました。 1つのモジュールで65,000を超える情報を保存できます。
Battinは、コアロープメモリを構築するプロセスをLOLメソッドと呼びました。
「リトルオールドレディ」と彼は言った。 「レイセオン工場の女性たちは、ソフトウェアを文字通りこのコアロープメモリに織り込みます。」
女性は主に織りを行いましたが、女性が必ずしも古くはありませんでした。レイセオンは、織り方に長けた多くの元繊維労働者を雇用し、詳細な指示に従ってワイヤーを織りました。
コアロープの記憶が最初に構築されたとき、プロセスはかなり労働集約的でした：2人の女性が小さな磁気コアを介してワイヤーの流れを手で編み、片側からワイヤーを取り付けた状態でプローブを押します他に。 1965年までに、ニューイングランドの製織業界で使用される繊維機械に基づいて、より機械的なワイヤー製織方法が再び実装されました。しかし、それでもプロセスは非常に遅く、1つのプログラムの作成には数週間から数か月かかることもあり、テストにはさらに時間が必要でした。織りのエラーはそれをやり直す必要があることを意味しました。コマンドモジュールコンピューターには6セットのコアロープモジュールが含まれていましたが、月着陸船コンピューターには7つありました。
コンピューターには合計で約30,000個の部品がありました。各コンポーネントは、電気テストとストレステストを受けます。失敗した場合は、コンポーネントの拒否が必要でした。
「メモリは信頼できましたが、NASAがそれを気に入らなかったのは、ごく初期の段階でコンピュータープログラムを決定する必要があったからです。 「土壇場の変更があったらどうなるのか」と尋ねられ、土壇場での変更は不可能であり、メモリを変更したいときはいつでも、最低6週間のずれを意味すると述べました。 NASAがそれを耐えられないと言ったとき、私たちは彼らに「まあ、それがこのコンピューターのやり方であり、あなたが使うことができるこのような他のコンピューターはない」と彼らに言いました。
すべてのハードウェアの設計と構築には課題がありましたが、AGCでの作業が1965年から1966年にかけて進むにつれて、ソフトウェアのプログラミングという別の側面の大きさと複雑さが際立っていました。これは、タイムラインと仕様の両方を満たすことで、コンピューターの主要な定義上の問題になりました。
すべてのプログラミングは基本的に1と0のレベルのアセンブリ言語プログラミングで行われました。複雑なタスクを実行するソフトウェアを設計する際、ソフトウェアエンジニアはコードをメモリの制約内に収める独創的な方法を考え出す必要がありました。そしてもちろん、これまでこれまでに行われたことはなく、少なくともこのレベルの規模と複雑さはありませんでした。いつでも、AGCはいくつかのタスクを一度に調整する必要があるかもしれません：レーダーからの読み取り、軌道の計算、ジャイロでのエラー修正の実行、どのスラスタを点火する必要があるかの決定、NASAの地上局へのデータの送信、宇宙飛行士からの新しい入力の取得。 。
Hal Laningは、タスクに異なる優先度を割り当て、優先度の高いタスクを優先度の低いタスクより先に実行できるようにする、エグゼクティブプログラムと呼ばれるものを考案しました。コンピュータは、異なるタスク間でメモリを割り当て、タスクが中断された場所を追跡することができます。
ラボのソフトウェアチームは、最も重要なコマンドを識別し、重要性の低いコマンドから中断することなくそれらを実行できる優先スケジューリング機能を備えたソフトウェアの意図的な設計を開始しました。
しかし、1965年の秋までに、プログラムの開発が予定より大幅に遅れたため、NASAにとってアポロコンピュータが深刻な問題を抱えていることが明らかになりました。 「ソフトウェア」と呼ばれる比較的未知の量がアポロ計画全体を遅らせる可能性があるという事実は、NASAによって十分に受け入れられていませんでした。
次：パート3、すべてを理解する。
