Ihr intelligenter Toaster kann dem Apollo-Computer nicht das Wasser reichen

Anmerkung der Redaktion: Dieser Artikel ist Teil einer Serie, die 50 Jahre später über die Apollo-11-Mission reflektiert.

Ohne die Computer an Bord des Apollo-Raumschiffs hätte es keine Mondlandung gegeben, keinen triumphalen ersten Schritt, keinen Höhepunkt der menschlichen Raumfahrt. Ein Pilot hätte niemals den Weg zum Mond navigieren können, als wäre ein Raumschiff einfach ein leistungsfähigeres Flugzeug. Die Berechnungen, die erforderlich waren, um während des Fluges Anpassungen vorzunehmen, und die Komplexität der Schubsteuerung überstiegen die menschlichen Fähigkeiten.

Der Apollo-Lenkungscomputer war in seinen beiden Formen – einmal an Bord des Kernraumschiffs und einmal in der Mondlandefähre – ein Triumph der Technik. Computer hatten die Größe von Zimmern und waren mit Vakuumröhren gefüllt, und wenn der Apollo-Computer mit seinen 70 Pfund auch nicht gerade miniaturisiert war, so leitete er doch „den Übergang zwischen der Prahlerei darüber, wie groß ihre Computer sind … und der Prahlerei darüber, wie klein ihre Computer sind“ ein, wie der MIT-Historiker für Luft- und Raumfahrt und Computertechnik David Mindell einmal in einem Vortrag scherzte.

Die Trends, die dieser Computer vorhersagte, setzten sich über Jahrzehnte hinweg exponentiell fort: Von groß zu klein, von Vakuumröhren zu Silizium, von Hardware zu Software. Vergleicht man heute die Rechenleistung der NASA mit einem gewöhnlichen Gerät, von einer Uhr über eine Grußkarte bis hin zu einer Mikrowelle, so wird einem technologisch schwindelig. Michio Kaku, der Physiker und bekannte Autor, hat es so formuliert: „Ihr Handy hat heute mehr Computerleistung als die gesamte NASA im Jahr 1969, als sie zwei Astronauten auf den Mond schickte.“

Aber diese Sprüche verschleiern die wahre Leistung des Apollo-Computers. Natürlich hat jedes moderne Gerät eine weitaus höhere Rechenleistung als die frühe Maschine, aber der Apollo-Computer war bemerkenswert leistungsfähig, zuverlässig und der ihm gestellten Aufgabe gewachsen. Man konnte ein Raumschiff nicht mit einer intelligenten Türklingel zum Mond steuern.

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Um zu verstehen, wie bedeutsam das Apollo-System war und warum seine winzige rohe Rechenleistung irrelevant ist, muss man nur dem OG-Computerprogrammierer und ehrenamtlichen NASA-Historiker Frank O’Brien zuhören, der sein Leben damit verbracht hat, die Funktionen des Apollo-Lenkungscomputers liebevoll zu beschreiben. O’Briens Vater war Pilot, so dass Frank O’Brien eine Militärgöre wurde. Schon früh interessierte er sich für Computer, und als einer der alten Freunde seines Vaters bei der NASA aufstieg, gelangte er in den Besitz der technischen Handbücher, die den Betrieb des Computers regelten.

„Als ich 13 Jahre alt war, bekam ich zu Weihnachten eine Kiste geschenkt, die etwa einen halben Meter groß war und eine Million Pfund wog“, erzählte O’Brien mir. „Ich habe ihn geöffnet, und da waren alle technischen Handbücher zu Apollo drin. Viele Kinder sahen sich Playboys an; ich las über Leitcomputer.“

Seitdem hat er unzählige Stunden damit verbracht, genau zu lernen, wie diese Maschinen funktionierten. Schon als Teenager konnte er den Apollo-Simulator der NASA fliegen. Als Erwachsener, nachdem er einen Abschluss in Informatik erworben und eine lange Zeit als Programmierer in einem Unternehmen gearbeitet hatte, schrieb er das Buch The Apollo Guidance Computer, eine Ode an die Maschine.

Der Apollo Guidance Computer im Kommandomodul hatte zwei Hauptaufgaben. Erstens berechnete er den notwendigen Kurs zum Mond, der durch astronomische Messungen kalibriert wurde, die die Astronauten während des Fluges mit einem Sextanten durchführten, der dem von Seefahrern verwendeten Sextanten ähnelte. Sie richteten den Mond, die Erde oder die Sonne mit einem Visier aus und fixierten die Position eines Sterns mit dem anderen. Der Computer würde diese Winkel genau messen und seine Position neu berechnen. Zweitens steuerte er die vielen physikalischen Komponenten des Raumfahrzeugs. Der AGC konnte mit 150 verschiedenen Geräten innerhalb des Raumfahrzeugs kommunizieren – eine enorm komplizierte Aufgabe. „Es gibt Dutzende von Triebwerken und alle möglichen Schnittstellen sowie eine Steuerungsplattform und den Sextanten“, so O’Brien. „Wenn man all diese Dinge zusammenzählt, denkt man: Heiliger Strohsack!

Das MIT Instrumentation Laboratory, das das System entworfen hat, baute es auf der Arbeit auf, die es für das Polaris-Lenkwaffensystem geleistet hatte, das für den Abschuss von Atomwaffen von amerikanischen U-Booten entwickelt wurde. Die Hardware des Apollo-Computers war, wie Mindell feststellte, „in der Welt der militärischen Avionik ziemlich gut bekannt.“

Der Bau des Computers dominierte das Projekt zunächst – das Labor unterschätzte die Komplexität der Software-Entwicklungsaufgabe erheblich. Noch Jahre später, bis weit in die 1970er Jahre hinein, verwendeten die Programmierer Lochkarten zum Programmieren. Aber die Notwendigkeit, die Apollo-Astronauten und die NASA-Ingenieure in die Entscheidungsfindung einzubeziehen, erforderte eine andere Art von Software. Es musste eine Schnittstelle geben. Mehrere Vorgänge mussten gleichzeitig ablaufen.

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Die anfängliche Konzentration auf die Hardware führte zu einer, wie O’Brien es nannte, „primitiven Architektur“ und eröffnete Margaret Hamilton, einer Frau im stark von Männern geprägten Apollo-Programm, die Möglichkeit, die Softwareentwicklung zu leiten. Als klar wurde, dass die Software der eigentliche Dreh- und Angelpunkt der Mission sein würde, wuchs Hamiltons Team auf 350 Mitarbeiter an. Das System, das sie bauten, war bemerkenswert fortschrittlich.

Um die eingebaute Architektur zu maximieren, entwickelten Hamilton und ihre Kollegen etwas, das sie „The Interpreter“ nannten – wir würden es heute ein Virtualisierungsschema nennen. Es ermöglichte ihnen, fünf bis sieben virtuelle Maschinen gleichzeitig in zwei Kilobyte Speicher laufen zu lassen. Es war furchtbar langsam, aber „jetzt hat man alle Möglichkeiten, die man sich je erträumt hat, in Software“, sagte O’Brien.

Die Astronauten kommunizierten mit dem Computer über DSKY, die Abkürzung für „Display und Tastatur“. Sie tippten Zahlen ein und bekamen Antworten. Es ist nicht einfach, das System der Benutzerschnittstelle zu beschreiben, aber es beruhte auf einer Reihe von Programmcodes sowie auf „Verb“- und „Substantiv“-Codes. Verben waren Dinge, die der Computer tun konnte („78 UPDATE PRELAUNCH AZIMUTH“). Substantive waren numerische Größen oder Messungen („33 ZEIT DER ZÜNDUNG“). Das war weit entfernt von der Einfachheit des Zeigens und Anklickens.

Der größte Teil des Systemspeichers war buchstäblich in den Seilspeicher eingewebt worden, aber ein Teil konnte geschrieben werden, sowohl von den Astronauten als auch aus der Ferne von der Missionskontrolle. Die vielleicht brillanteste softwaretechnische Leistung war die von J. Halcombe Laning entworfene Software, die die Rechenaufgaben des Systems nach Prioritäten ordnete.

Dies erwies sich als ein missionsrettender Fortschritt für Apollo 11. Während des Abstiegs der Mondlandefähre begannen Störungen von einem der Radarsysteme, das System mit falschen Daten zu versorgen. Der Leitcomputer erkannte, dass er ein Problem hatte, konnte aber während des gesamten Abstiegs funktionsfähig bleiben, die fehlerhaften Daten löschen und seine wichtigeren Operationen fortsetzen, wodurch die Mission gerettet wurde.

Die populäre Darstellung dieses Moments – damals wie heute – besagt, dass der Computer Probleme hatte und dass Neil Armstrong, der die „manuelle“ Kontrolle übernahm, das Raumschiff auf die Mondoberfläche steuerte. Der Mensch hat es geschafft! Computer sind uns nicht gewachsen!

Aber die Mondlandefähre war ein Fly-by-Wire-System. Jeder Befehl, den Armstrong gab, musste über den Computer laufen. Es ist also wahrscheinlich genauer zu sagen, dass Armstrong bei der Landung auf dem Mond dem Computer sagte, wo er aufsetzen sollte. Es gab keine brauchbare manuelle Steuerung; der eigentliche Triumph war die Flexibilität der Interaktion zwischen Mensch und Computer.

Historiker wie Mindell, der den Abstieg Sekunde für Sekunde modelliert hat, messen der Notwendigkeit von Armstrongs Handlungen nicht viel Bedeutung bei. Er brauchte immer noch den Computer, um das Raumschiff zu steuern. „Wäre er auf automatische Landung eingestellt gewesen, wäre er sowieso gelandet, mit weniger Tamtam, wenn auch vielleicht inmitten eines Geröllfeldes“, schlussfolgerte Mindell. Die Geschichte über die menschlichen Fähigkeiten war eine fast perfekte Umkehrung der Realität.

In Anbetracht all dessen ist es vielleicht nicht überraschend, dass O’Brien Anstoß an der Idee nimmt, dass eine Mikrowelle oder ein Taschenrechner als „so leistungsfähig“ wie der Apollo-Computer angesehen werden könnte.

„Wie definieren Sie Leistung?“ fragt O’Brien. „Es ist toll, zu sagen: ‚Diese Maschine ist so leistungsstark.‘ Was meinen Sie damit?“

Für ihn geht es nicht um die bloße Anzahl der Transistoren, sondern darum, dass die Maschine zur Mission passt. Fähigkeit, nicht Leistung. „Wir mussten zum Mond fliegen, runter und wieder zurück, und zwar autonom. Sie erreichten ihr Ziel, nach einer Viertelmillion Meilen genau zu sein, ein Ziel mit einer Genauigkeit von 500 bis 600 Fuß und einem Zehntel eines Fußes pro Sekunde zu treffen“, sagte O’Brien. „Und Sie sagen: ‚Meine Uhr ist leistungsfähiger.‘ Nein, ist sie nicht.“

Die Lektion ist vielleicht ganz einfach: Wenn dein Handy so viel leistungsfähiger ist als die Computer, die die Menschheit auf den Mond gebracht haben, warum starrst du dann den ganzen Tag nur auf Instagram? Der Computer ist das Mittel, nicht der Zweck.