Apollo Guidance Computer
Apollo Guidance Computer (AGC) – cyfrowy komputer pokładowy używany w misjach Programu Apollo oraz w pojazdach Saturn V i Saturn IB. Był to pierwszy w historii komputer lotniczy zbudowany w całości z układów scalonych i pełniący jednocześnie funkcję systemu sterowania oraz nawigacji w czasie rzeczywistym.
Historia i powstanie
Prace nad AGC rozpoczęto w 1960 roku w ramach programu NASA. Projekt został powierzony Massachusetts Institute of Technology – Instrumentation Laboratory (obecnie Raytheon Technologies). Głównym celem było opracowanie niezawodnego, lekkiego i energooszczędnego systemu nawigacji, zdolnego do precyzyjnego prowadzenia pojazdu kosmicznego od startu po lądowanie na Księżycu.
Pierwszy prototyp AGC został uruchomiony w 1963 roku, a pierwsza lotnicza wersja – Apollo 7 – wystartowała w 1968 roku. Następnie AGC był używany w misjach Apollo 8 (pierwszy lot poza niską orbitę Ziemi) oraz w wszystkich kolejnych misjach lądowania, w tym w słynnym Apollo 11.
Budowa i technologia
Hardware
- Układ: 72‑bitowy słowo, z 15‑bitowym adresem pamięci i 1‑bitowym bitem znakowym.
- Pamięć:
- ROM – 36 KB (24 kB pamięci stałej) zawierający stały kod nawigacyjny.
- RAM – 2 KB (magazyn danych tymczasowych, w tym zmienne sterujące).
- Procesor: 3‑adresowy arkitektura słowo 16‑bitowa, z 2 MHz taktowaniem, oparty na 1 300 układach scalonych typu \t{NOR}.
- Zasilanie: układy pracy przy napięciu 28 V DC, zasilane z głównego źródła energii pojazdu kosmicznego.
- Interfejsy: magistrala CM‑LM (tzw. uplink/downlink), łącznik z IMU, oraz wyświetlacz DSKY (Display and Keyboard).
Oprogramowanie
AGC działał pod kontrolą systemu operacyjnego real‑time operating system (RTOS) zwanego Executive. Oprogramowanie zostało napisane w języku asemblera assembly i w późniejszych wersjach – w języku MAC (MIT Algebraic Compiler). Całość kodu, obejmująca około 70 000 słów maszynowych, była zapisywana w specjalnych szmacianych taśmach – tzw. core rope.
Najważniejszą funkcją oprogramowania było prowadzenie nawigacji w trzech trybach:
- Launch – kontrola trajektorii startu i wstępnego wejścia na orbitę.
- Mid‑course – korekcje trajektorii w przestrzeni międzyplanetarnej.
- Lunar – sterowanie lądowaniem na Księżycu oraz powrotem na orbitę.
DSKY – interfejs człowiek‑maszyna
Użytkownik AGC – astronauta – komunikował się z komputerem za pośrednictwem panelu DSKY. Składał się on z:
- wyświetlacza alfanumerycznego (10 znaków w dwóch wierszach),
- wyświetlacza cyfrowego (liczby binarne i szesnastkowe),
- klawiatury numerycznej oraz kilku przycisków funkcyjnych (np. VERB/NOUN).
Znaczenie i dziedzictwo
Apollo Guidance Computer był przełomowym projektem, który wyznaczył standardy w dziedzinie:
- miniaturyzacji elektroniki (pierwszy komputer w całości oparty na komponentach mikro‑skalowych),
- systemów wbudowanych (embedded systems),
- oprogramowania czasu rzeczywistego.
Po zakończeniu programu Apollo AGC został wykorzystany w misjach Apollo‑Soyuz oraz w kilku satelitarnych projektach badawczych. Jego architektura i kod źródłowy zostały udostępnione publicznie w ramach inicjatywy NASA Archives, co umożliwiło hobbystom i inżynierom odtworzenie działającego emulatora AGC – projekt znany jako Virtual AGC.
Specyfikacje techniczne (podstawowe)
| Parametr | Wartość |
|---|---|
| Architektura | 72‑bitowy słowo, 15‑bitowy adres |
| Częstotliwość taktowania | 2,048 MHz |
| Pamięć ROM | 36 KB (24 kB stała) |
| Pamięć RAM | 2 KB |
| Liczba układów scalonych | 1 300 NOR |
| Masa | ≈ 70 kg |
| Zużycie energii | ≈ 55 W |
| Interfejsy | DSKY, magistrala CM‑LM, IMU, telemetria |
Przyszłość i inspiracje
Technologie opracowane przy AGC były inspiracją dla kolejnych generacji komputerów pokładowych, m.in. dla AGC‑2, Space Shuttle oraz Łazików marsjańskich. Idea „komputera w czasie rzeczywistym” stała się fundamentem współczesnych systemów autonomicznych w lotnictwie i kosmonautyce.
W 2020 roku w muzeum National Air and Space Museum wystawiono oryginalny egzemplarz AGC, a w ten sam sposób zachowano także repliki DSKY, które umożliwiają zwiedzającym doświadczenie pracy astronautów Apollo.