Zapomniane programistki programu Apollo.

Kobieta, która zrewolucjonizowała kosmonautykę. Genialna matematyczka Hamilton, dzięki której Armstrong stanął na Księżycu. Jej obliczenia wyznaczyły nowy kierunek badań, a jej równania są nadal stosowane we współczesnej nauce lotniczej. Brała udział w przygotowywaniu największych amerykańskich misji kosmicznych.

Miniaturyzacja, która zmieniła bieg historii

Komputer Apollo 11 – wielki skok do nowych technologii. Był miliony razy mniej wydajny niż smartfon z 2022 roku. Kod oprogramowania nawigacyjnego opracowała Margaret Hamilton, a za walidację obliczeń matematycznych swoich przełożonych odpowiadała pierwsza afroamerykańska matematyczka Katherine Johnson pracująca dla NASA. Obie odznaczone Prezydenckim Medalem Wolności.

Superkomputer Aitken, potęga 3,69 petaflopsów, około 221 TB pamięci z 1150 węzłami i 46 080 rdzeniami umożliwi NASA powrót na Księżyc w najbliższej przyszłości.

Pomimo bardzo ograniczonej mocy, komputer na pokładzie Apollo 11 oznaczał znaczący krok w tworzeniu, miniaturyzacji i wykorzystaniu komponentów komputerowych. Nowoczesne komputery i smartfony mogą obsługiwać niezliczone zadania jednocześnie: wiadomości, mapy GPS, aplikacje itp. I odwrotnie, pierwsze komputery „nie miały wiele do roboty, były tam, aby wykonywać obliczenia i zastępować ludzi, którzy wykonaliby je na mechanicznych kalkulatorach”, powiedział Seamus Tuohy, dyrektor systemów kosmicznych w Draper, firmie, która wyodrębniła się z laboratorium oprzyrządowania MIT, gdzie zaprojektowano maszynę Apollo. Wszystko zaczęło się zmieniać wraz z komputerem dla misji Apollo. Był wielkości teczki i musiał poradzić sobie wieloma ważnymi zadaniami: nawigacją, zarządzaniem tlenem, zarządzaniem temperaturą lub urządzeniami filtrującymi dwutlenek węgla, aby astronauci mogli oddychać zdrowym powietrzem. Musiał działać w czasie rzeczywistym. W przeciwieństwie do pierwszych komputerów, w których ludzki operator zlecał maszynie serię obliczeń do wykonania i czekał na wynik (czasami przez kilka dni), komputer Apollo nie miał luksusu czasu, ponieważ statek kosmiczny pędził w kierunku Księżyca. Musiał również być w stanie odbierać polecenia od pilotów w czasie rzeczywistym. Wyzwanie dla ówczesnych naukowców. Dodatkowo, NASA podniosła poprzeczkę, chcąc samodzielnego komputera, ponieważ agencja obawiała się, że Sowieci zakłócą komunikację między załogą a naziemnym centrum kontroli. Wszystko to wymagało zaprojektowania swoistej komputerowej „architektury”.
„Działanie komputera w obliczu nasycenia informacjami było prawdziwym przełomem” – przyznał Paul Ceruzzi, specjalista ds. elektroniki lotniczej w Smithsonian Institute. Nowatorskie, zważywszy, że pojemność pamięci tego cudu techniki wynosiła 38 kilobajtów. Przy tak niskiej wydajności osiągnięto to co dziś wydaje się nam normalne przy znacznie rozbudowanej pamięci. Inżynierom z NASA udało się również przenieść go na wyższy poziom funkcjonalności. Opracowali trzy kluczowe elementy: przełączniki znajdujące się dziś w kokpitach samolotów; joystick sterujący systemem elektronicznym oraz klawiaturę o nazwie DSKY („wyświetlacz i klawiatura”), rewolucyjną jak na tamte czasy. Na klawiaturze astronauci mogli wpisywać dwucyfrowe kody, aby tworzyć polecenia, takie jak „czasownik + rzeczownik”: na przykład „włącz silniki” lub „wejdź na orbitę takiej a takiej gwiazdy”. To co dzisiaj może nas śmieszyć, wówczas znaczyło postęp. Zamiast nieporęcznych komputerów lampowych potrzebne były układy scalone lub elektroniczne chipy. Tylko dzięki ich zastosowaniu była możliwa miniaturyzacja niezbędna do wymaganego fizycznego przenoszenia komputerów na pokładzie kapsuł kosmicznych. Prototyp komputera, wyglądał jak trzy lodówki umieszczone obok siebie, zbudowane z tranzystorów. Po zaprojektowaniu tej nieporęcznej wersji inżynierowie NASA zdali sobie sprawę, że musi on zostać zminiaturyzowany. Takiego terminu używali. Musieli go zminiaturyzować, aby móc zintegrować go ze statkiem kosmicznym. Użycie tranzystorów oznaczałoby komputer dziesięć razy większy i dziesięć razy cięższy. Chipy elektroniczne były jedynym sposobem na miniaturyzację maszyny. Zostały wynalezione w 1958 roku, zaledwie trzy lata wcześniej, przez Amerykanina Jacka Kilby’ego. Jednak to agencja „naciskała” na rozwój tych technologii. Choć robiła to z pobudek dalekich od altruistycznych, wraz z armią amerykańską, która potrzebowała chipów do kierowania pociskami balistycznymi wymierzonymi w ZSRR, przyspieszyła ich rozwój, generując na nie ogromny popyt. „Wymagali absolutnie szalonego i niewyobrażalnego poziomu niezawodności” – powiedział agencji AFP Frank O’Brien, historyk lotów kosmicznych i autor książki na temat komputera Apollo. Według historyka, na początku 1960 roku, NASA i Pentagon kupiły milion chipów, zmuszając jednocześnie producentów do produkcji chipów o znacznie wydłużonej żywotności.

Apollo odzwierciedlał postęp techniczny i technologiczny

W 1969 roku technologia, która pozwoliła Neilowi Armstrongowi na lądowanie na Księżycu, doprowadziła do wielu innowacji. Komputer Apollo był pierwszym na świecie układem scalonym (chipem elektronicznym), który osiągnął bezbłędną wydajność i położył podwaliny pod nawigację lotniczą i nowoczesne systemy operacyjne. Apollo Guidance Computer (AGC) ukształtował dzisiejszy świat, mimo że był miliony razy mniej wydajny niż smartfon z 2022 roku. „Ogólnie rzecz biorąc, Apollo doprowadził do ogromnego postępu technicznego i technologicznego. Była to misja wyprzedzająca dekadę, której korzyści są nadal odczuwalne” – stwierdził Jean-Yves Le Gall, inżynier, prezes francuskiego Narodowego Centrum Badań Kosmicznych w latach 2013 – 2021.

Wyjątkowe umiejętności

Kod oprogramowania nawigacyjnego, dla programu Apollo, który pozwolił pierwszym ludziom chodzić po Księżycu opracowała Margaret Hamilton i jej zespół z MIT. Urodzona 17 sierpnia 1936 roku w Indianie. Rozpoczęła studia ścisłe, a w wieku 22 lat uzyskała tytuł magistra matematyki i filozofii. Przeniosła się następnie do Massachusetts Institute of Technology (MIT). Cel: opracowanie oprogramowania specjalizującego się w meteorologii, ale szybko zajęła się jeszcze bardziej wyspecjalizowaną dziedziną: pociskami, które bada w ramach projektu SAGE (Semi-Automatic Ground Environment). W tym najnowocześniejszym ośrodku badawczym szybko została zauważona ze względu na swoje wyjątkowe umiejętności. Została zatrudniona przez NASA w 1963 roku, tuż po rozpoczęciu programu Apollo. Stworzyła program ustalania priorytetów zadań, który okazał się kluczowy, gdy Apollo 11 wylądował 21 lipca 1969 roku na Księżycu. W kluczowym momencie misji komputer pokładowy, nasycony informacjami, zaczął panikować, czyniąc manewr bardziej niż delikatnym, jeśli nie całkowicie niewykonalnym. Alarmy włączały się jeden po drugim. Ale Apollo Guidance Computer (AGC) zdecydował się przestrzegać programu Margaret stawiając manewr lądowania na szczycie zadań do wykonania, a tym samym umożliwiając postawienie ludzkiej stopy na Księżycu. Nie katastrofa, lecz słynny „mały krok dla ludzkości” Armstronga zapisał się w historii ludzkości. Margaret rozumiała krytyczne znaczenie wykrywania błędów komputerowych i postanowiła poświęcić temu zagadnieniu swoją karierę, zakładając firmę w 1976 roku. Oficjalne uznanie jej naukowych dokonań przyszło wiele lat później. Musiała stawić czoła jako kobieta, wielu krytykom w głównie męskim środowisku naukowym, gdzie odpowiedzialne stanowiska rzadko były przyznawane kobietom.

Doceniona po latach

Dopiero w 2003 roku, 27 lat po opuszczeniu NASA, Agencja Kosmiczna przyznała jej nagrodę „Exceptional Space Act Award” w nagrodę za jej wkład naukowy i techniczny w misje Apollo. W 2016 roku, prezydent Barack Obama przyznał jej Prezydencki Medal Wolności, jedno z najwyższych odznaczeń cywilnych w Stanach Zjednoczonych. Margaret Hamilton położyła podwaliny pod nowoczesną informatykę. W 2013 roku ustanowiono francuską „Prix Les Margaret” (Nagroda Margaret), nagradzająca najbardziej innowacyjne Europejki i Afrykanki, których projekty służą cyfrowym wyzwaniom współczesnego społeczeństwa. Nagroda nazwana imieniem Margaret Hamilton jako hołd nie tylko dla jakości jej pracy, ale także dla jej determinacji w zdominowanym przez mężczyzn świecie nauki. Nagroda jest tradycyjnie wręczana w Pałacu Elizejskim ramach Cyfrowego Dnia Kobiet, który jest częścią Międzynarodowego Dnia Kobiet.

Amstrong stanął na Księżycu dzięki Kobiecie, bo Hamilton (i Johnson) była Kobietą„

20 lipca 1969 roku Neil Amstrong był pierwszym człowiekiem, który chodził po Księżycu, dzięki misji Apollo 11. Ale w cieniu astronauty pozostaje kobieta, która w dużej mierze przyczyniła się do tego wyczynu. Margaret Hamilton. Przysłowie wszak mówi, że za każdym sukcesem mężczyzny stoi kobieta…
Hamilton nie była jedyną kobietą, której prace przyczyniły się do sukcesu misji Apollo. Katherine Johnson, „komputer w kształcie spódnicy”, jak sama siebie nazywała, zatrudniona w 1953 roku przez NASA, była odpowiedzialna m.in. za walidację obliczeń matematycznych swoich przełożonych. „Była bohaterką Ameryki, pionierką, której dziedzictwo nigdy nie zostanie zapomniane” – napisał na Twitterze dyrektor NASA James Bridenstine. Pierwsza afroamerykańska matematyczka pracująca dla amerykańskiej agencji kosmicznej. Jej obliczenia pozwoliły NASA rozpocząć podbój Księżyca. Podczas swojej trzydziestoletniej kariery opracowała kluczowe równania, które pozwoliły Stanom Zjednoczonym wysłać astronautów na orbitę i na Księżyc. Formuły nadal stosowane we współczesnej nauce lotniczej. Brała udział w przygotowywaniu największych amerykańskich misji kosmicznych. Od pierwszego amerykańskiego lotu kosmicznego w 1958 roku, przez wysłanie Johna Glenna na orbitę okołoziemską w 1962 roku, do Apollo-11. W 2015 roku została odznaczona Prezydenckim Medalem Wolności, a w 2019 roku Kongres Stanów Zjednoczonych przyznał jej Złoty Medal Kongresu. Dwie kobiety, jeden Księżyc. Musiał ulec sile ich oddziaływania…

Wszystko dzięki ACG

ACG (Apollo Guidance Computer) był używany w dwóch egzemplarzach w większości misji: jeden w module księżycowym i jeden w module dowodzenia. Każdy procesor składał się z 2 800 tranzystorów – w wersji wysłanej na Księżyc z Apollo 11 – i był sprzężony z pamięcią. Było 36 864 „słów” pamięci ROM (niewymazywalnej) i 2 048 słów pamięci kasowalnej (odpowiednik pamięci RAM). Pamięć, o której mowa, opierała się na ferrycie magnetycznym, technologii, która nie jest już używana. Komputer pracował w 16 bitach dla danych, z 15 efektywnymi bitami na słowo. 552 960 bitów, czyli około 69 KB lub 67 KiB (i 3,84 KB dla pamięci roboczej). System operacyjny był oczywiście zmontowany, a astronauci mieli dostęp do klawiatury i monitora jako urządzeń wejścia/wyjścia. Technologia, która pozwoliła dotrzeć na Księżyc. Daleka od współczesnej. Aitken, nazwa nadana superkomputerowi, który umożliwi NASA powrót na Księżyc, to projekt komputerowego giganta. Super komputer, potęga 3,69 petaflops. Około 221 TB pamięci. Z 1150 węzłami i 46 080 rdzeniami. Zaprojektowany we współpracy z Hewlett Packard Enterprise (HPE), bardzo energooszczędny, wykorzystuje modułową konstrukcję, która wymaga mniej energii elektrycznej i mocy niż tradycyjne komputery. Pozwoli naukowcom szybciej przeprowadzać złożone symulacje. Aitken, nazwany na cześć Roberta Granta Aitkena, amerykańskiego astronoma specjalizującego się w układach podwójnych gwiazd, został zainaugurowany przez NASA w nowym centrum badawczym Ames w Dolinie Krzemowej. Specjalnie zaprojektowany w celu wsparcia modelowania i symulacji wejścia, zejścia i lądowania (EDL) dla misji agencji i programu Artemis, misji lądowania kolejnych ludzi na księżycowym biegunie południowym już za kilka lat. Pięćdziesiąt lat temu pierwsi ludzie postawili stopę na Księżycu dzięki o wiele mniej zaawansowanym technicznie możliwościom.

Kobieta, która weszła do świata mężczyzn

W latach 60. świat naukowy składał się niemal wyłącznie z mężczyzn. Jednak Margaret Hamilton, amerykańska informatyczka, dostała odpowiedzialne stanowisko: kierowała zespołem, który stworzył oprogramowanie używane przez misje Apollo. Matka małej dziewczynki, musiała walczyć z gwałtowną krytyką dotyczącą jej wyboru kariery mimo wszystko. Mówiła w wywiadzie dla strony internetowej Makers: « Chcieli, żeby kobiety, łącznie ze mną, podawały im herbatę, a ja powiedziałam mężowi: Nie ma mowy, że podaję herbatę. Jeśli pójdę do Harvard Law School, w porządku, zrobię to, co robią tam mężczyźni. Ale nie zostanę postawiona w takiej sytuacji. Był ze mnie bardzo dumny, z tego, że zajęłam to stanowisko„