Editor’s Note: Dit artikel maakt deel uit van een serie waarin 50 jaar na dato wordt stilgestaan bij de Apollo 11-missie.
Zonder de computers aan boord van het Apollo-ruimteschip zou er geen maanlanding zijn geweest, geen triomfantelijke eerste stap, geen hoogwaterteken voor de menselijke ruimtevaart. Een piloot had nooit de weg naar de maan kunnen navigeren, alsof een ruimteschip gewoon een krachtiger vliegtuig was. De berekeningen die nodig waren om tijdens de vlucht aanpassingen te maken en de complexiteit van de stuwkracht controles overtroffen de menselijke capaciteiten.
De Apollo geleide computer, in zijn beide gedaanten-een aan boord van het kern ruimtevaartuig, en de andere op de maanmodule- was een triomf van de techniek. Computers waren zo groot als kamers en gevuld met vacuümbuizen, en hoewel de Apollo-computer met zijn 70 pond nog niet echt miniatuur was, begon hij “de overgang tussen mensen die opscheppen over hoe groot hun computers zijn … en opscheppen over hoe klein hun computers zijn”, grapte David Mindell, historicus op het gebied van lucht- en ruimtevaart en computers, ooit in een lezing.
De trends die deze computer voorspelde, bleven zich decennialang exponentieel doorzetten: Van groot naar klein, van vacuümbuizen naar silicium, van hardware naar software. Als je nu de rekenkracht die NASA gebruikte vergelijkt met een gewoon apparaat, van een horloge tot een wenskaart tot een magnetron, dan krijg je technologische duizeligheid. Michio Kaku, de natuurkundige en populaire auteur, verwoordde het als volgt: “Vandaag de dag heeft uw mobiele telefoon meer computerkracht dan de hele NASA in 1969, toen zij twee astronauten op de maan plaatste.”
Maar deze zo maar wat gezegde verhult de werkelijke kracht van de Apollo-computer. Natuurlijk heeft elk hedendaags apparaat veel meer ruw rekenvermogen dan de vroege machine, maar de Apollo-computer was opmerkelijk capabel, betrouwbaar, en opgewassen tegen de taak die hem was opgedragen. Je kon niet echt een ruimteschip naar de maan leiden met een slimme deurbel.
Meer in deze serie
Lees: Wat zal de maanlanding betekenen voor de toekomst?
Om te begrijpen hoe belangrijk het Apollo-systeem was, en waarom zijn minieme hoeveelheid ruwe verwerkingskracht irrelevant is, hoef je alleen maar te luisteren naar de OG-computerprogrammeur en vrijwillige NASA-historicus Frank O’Brien, die zijn leven heeft besteed aan het liefdevol detailleren van de functies van de Apollo Guidance Computer. O’Brien’s vader was piloot, dus Frank werd een militair kind. Hij was van jongs af aan geïnteresseerd in computers, en toen een van zijn vaders oude vrienden hogerop kwam bij de NASA, kwam hij in het bezit van de technische handleidingen die de werking van de computer regelden.
“Toen ik 13 jaar oud was, kreeg ik met Kerstmis een doos, ongeveer twee voet aan een kant, die een miljoen pond woog,” vertelde O’Brien me. “Ik opende het, en het had alle technische handleidingen op Apollo. Je had tonnen en tonnen kinderen die naar Playboys keken; ik las over geleidingscomputers.”
Sindsdien heeft hij ontelbare uren doorgebracht om precies te leren hoe deze machines werkten. Zelfs als tiener kon hij de Apollo-simulator van de NASA vliegen. Als volwassene, na het behalen van een graad in computerwetenschappen en een lange tijd als programmeur in een bedrijf, schreef hij het boek The Apollo Guidance Computer, een ode aan de machine.
De Apollo Guidance Computer in de commandomodule had twee hoofdtaken. Ten eerste berekende hij de noodzakelijke koers naar de maan, gekalibreerd door astronomische metingen die de astronauten tijdens de vlucht deden, met een sextant die niet veel verschilde van die gebruikt door oceaannavigators. Ze zetten de maan, de aarde of de zon op één lijn, en bepaalden de locatie van een ster met het andere vizier. De computer zou deze hoeken precies meten en zijn positie herberekenen. Ten tweede controleerde hij de vele fysieke onderdelen van het ruimteschip. De AGC kon communiceren met 150 verschillende apparaten in het ruimteschip – een enorm gecompliceerde taak. “Het heeft tientallen stuwraketten en allerlei interfaces en een geleidingsplatform en de sextant,” zei O’Brien. “Je begint al deze dingen op te tellen en denkt, Heilige cannoli. Dit is echt capabel.”
Conceptueel bouwde het MIT Instrumentation Laboratory, dat het systeem ontwierp, het bovenop het werk dat ze hadden gedaan voor het Polaris geleide-raketsysteem, gemaakt om kernwapens van Amerikaanse onderzeeërs te lanceren. De hardware van de Apollo-computer, zoals Mindell heeft opgemerkt, was redelijk goed bekend “in de wereld van de militaire luchtvaartelektronica.”
Het bouwen ervan domineerde aanvankelijk het project – het lab onderschatte zwaar de complexiteit van de software-engineering taak. Jaren later, tot diep in de jaren zeventig, gebruikten programmeurs nog steeds ponskaarten om te coderen. Maar de noodzaak om Apollo astronauten en NASA ingenieurs “in the loop” te hebben, beslissingen te laten nemen, vereiste een ander soort software. Er moest een interface zijn. Meerdere operaties moesten tegelijkertijd lopen.
Lees: The watch that went to the moon
De aanvankelijke focus op hardware sloot in wat O’Brien een “primitieve architectuur” noemde, terwijl het ruimte opende voor Margaret Hamilton, een vrouw in het zwaar mannelijke Apollo-programma, om het softwareontwerp te leiden. Toen het duidelijk werd dat de software echt de missie zou worden, breidde Hamilton’s team uit tot 350 mensen op het hoogtepunt. Het systeem dat ze bouwden was opmerkelijk geavanceerd.
Om de ingebouwde architectuur te maximaliseren, bedachten Hamilton en haar collega’s wat ze “De Tolk” noemden – we zouden het nu een virtualisatieschema noemen. Hiermee konden zij vijf tot zeven virtuele machines tegelijk laten draaien op twee kilobyte geheugen. Het was verschrikkelijk traag, maar “nu heb je alle mogelijkheden waar je ooit van gedroomd hebt, in software,” zei O’Brien.
De astronauten communiceerden met de computer via de DSKY, kort voor “display en toetsenbord.” Ze voerden getallen in en kregen antwoorden. Het is niet eenvoudig om het gebruikersinterface-systeem te beschrijven, maar het berustte op een reeks programmacodes, alsmede “werkwoord” en “zelfstandig naamwoord” codes. Werkwoorden waren dingen die de computer kon doen (“78 UPDATE PRELAUNCH AZIMUTH”). Zelfstandige naamwoorden waren numerieke grootheden of metingen (“33 TIJD VAN ONTSTEKING”). Het was een lange weg van point-and-click eenvoud.
Het grootste deel van het geheugen van het systeem was, letterlijk, geweven op touwgeheugen, maar een deel kon worden geschreven, zowel door de astronauten als op afstand vanuit Mission Control. Misschien wel de meest briljante software-engineering prestatie was de software ontworpen door J. Halcombe Laning die prioriteit gaf aan de computertaken van het systeem.
Dit bleek een missie-besparende vooruitgang te zijn voor de Apollo 11. Terwijl de maanmodule afdaalde, begon ruis van een van zijn radars slechte gegevens in het systeem te voeren. De computer begreep dat hij een probleem had, maar was in staat om functioneel te blijven tijdens de afdaling, de slechte informatie te dumpen en door te gaan met de meer belangrijke operaties, waardoor de missie werd gered.
Het populaire verhaal van dit moment – toen en nu nog steeds – stelt dat de computer problemen had en dat Neil Armstrong, die de “handmatige” controle overnam, het ruimtevaartuig naar de oppervlakte van de maan loodste. Mensen deden het! Computers zijn geen partij voor ons!
Maar de maanlander was een fly-by-wire systeem. Elk commando dat Armstrong gaf, moest via de computer gaan. Dus het is waarschijnlijk nauwkeuriger om te zeggen dat toen Armstrong op de maan landde, hij de computer vertelde waar hij moest landen. Er was geen bruikbare handmatige controle; de echte triomf was de flexibiliteit van de mens-computer interactie.
Historici zoals Mindell, die de afdaling van seconde tot seconde heeft gemodelleerd, hechten niet veel waarde aan de noodzaak van Armstrongs handelingen. Hij had nog steeds de computer nodig om het vliegtuig te besturen. “Als de computer op automatisch landen had gestaan, was hij hoe dan ook neergekomen, met minder tamtam, maar misschien wel te midden van een veld keien,” concludeerde Mindell. Het verhaal over menselijke dapperheid was bijna een perfecte omkering van de werkelijkheid.
Gezien dit alles is het misschien niet verwonderlijk dat O’Brien aanstoot neemt aan het idee dat een magnetron of rekenmachine kan worden beschouwd als “even krachtig” als de Apollo-computer.
“Hoe definieer je kracht?” vraagt O’Brien. “Het is geweldig om te zeggen: ‘Deze machine is zo krachtig.’ Wat bedoel je daarmee?”
Voor hem gaat het niet om het ruwe aantal transistors, maar om de machine die bij de missie past. Vermogen, niet kracht. “We moesten naar de maan, naar beneden en weer terug, autonoom. Ze hebben hun doel bereikt: accuraat zijn na een kwart miljoen mijl, een doel raken binnen 500 tot 600 voet en een tiende van een voet per seconde,” zei O’Brien. “En jij zegt: ‘Mijn horloge is krachtiger.’ Nee, dat is het niet.”
De les is misschien simpel: Als je telefoon zoveel krachtiger is dan de computers die de mensheid op de maan hebben gezet, waarom zit je dan de hele dag naar Instagram te staren? Computation is een middel, geen doel.