50 年人类登月史:那些不为人知的故事
來源:?CSDN
2019年7月20日是紀念人類登月五十周年的好日子。人類于1969年首次正式登上月球,歷史將永遠銘記兩位宇航員的名字:尼爾·阿姆斯特朗與巴茲·奧爾德林。?然后,這背后還有很多不為人知的故事。?
在我們慶祝首次登月成功的同時,請不要忘記如果沒有無數人的辛勤工作和奉獻精神,這兩位宇航員也不可能取得如此輝煌的成就。?
在本文中,就讓我們一起來回顧一下阿波羅11號任務背后有關人類數據的故事。
1955-1975:太空競賽
1957年,蘇聯發射第一顆人造地球衛星斯普特尼克1號。之后,他們將人類送到了太空。?
接下來就是將第一個人送到月球。
1961年:NASA的艱巨任務
由于蘇聯在太空競賽中占據優勢,美國前總統約翰·肯尼迪交給了NASA(美國國家航空航天局)一項艱巨的任務。?
1961年,肯尼迪總統為NASA設定了一個未來10年的目標——將一個人類送上月球并安全返回。?
這項任務看似根本不可能,因為美國連將人類載往月球的航天器都沒有,而且他們需要一臺非常小巧精悍的計算機來負責導航,還要有太空服,掌握長時間失重的知識,以及太空的食物。?
他們甚至不知道從何處入手,也不知道人類是否甚至可以在零重力的條件下思考。
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1961-1969:NASA加入戰斗
為了登月成功,美國投入了254億美元。NASA聘請了來自波音、北美航空、麥克唐納道格拉斯、格魯門公司、麻省理工學院等不同組織的精英,啟動了一項名為“阿波羅計劃”的全美項目。?
管理如此龐大且人人都有不同技能團隊的重任落到喬治·穆勒的肩上,他就是眾所周知的“航天飛機之父”。??
他通過引入激進的方法改變了NASA的管理。其中一種方法是“全面”測試,采用這種方法的團隊可以并行設計和開發多個系統,大幅縮短設計時間。?
另一種方法是組織NASA宇航員參觀阿波羅計劃航天器的部件開發工廠。這次訪問讓工廠的工人們意識到,他們犯的每個錯誤都可能會殺死眼前的這群人,這極大地激勵了工人們將自己的畢生獻給阿波羅的決心。
20世紀60年代的計算機
NASA面臨的一項主要的困難在于,建造一臺能夠裝載到航天器上的非常小的計算機。而在當時,即便是最緊湊的“小型計算機”也有2-3個冰箱并排放置那么大。?
同時,NASA必須反抗當時流行的一個觀點——計算機不可靠。當時,計算機的聲譽很差,因為這些機器每隔幾個小時就會崩潰一次。?
經過幾年的實驗后,麻省理工學院和NASA的工程師與科學家們取得了重大突破,他們大大減小了阿波羅宇宙飛船計算機的尺寸,并提高了其計算能力。?
他們以IBM大型計算機為基礎進行航向計算,并將導航數據提供給航天器上的AGC(Apollo Guidance Computer,阿波羅引導計算機)。AGC僅擔任引導、導航和航天器控制等特定任務。?
雖然AGC的尺寸與一輛汽車相當,但這款大型計算機結構緊湊,重量僅為70磅(約32公斤),占用的空間不到1立方英尺。??
計算機的另一個主要問題是內存的完整性。有人擔心由于潛在的蘇聯襲擊,AGC的存儲設備可能會受到影響。?
為了構建一個無法以任何方式擦除、修改或損壞的存儲器,麻省理工學院使用了一種獨有的“繩子內存”(rope memory),然后讓女工們在繩子上套上小鐵環。?
穿過環中心的導線表示“1”,而外面的導線表示“0”。??
他們找到了幾位熟練的女裁縫,花了8個星期的時間,將程序編織到了內存中,她們用針把電線一根根穿過鐵環,一次穿一根電線。
1968年:阿波羅8號繞月飛行
一年以后,NASA發射了阿波羅8號,這是第一艘載人飛船離開地球軌道,到達月球,繞軌道飛行并返回地球。?
阿波羅8號在20小時內完成10次繞軌道飛行,并安全返回地球。?
繼阿波羅8號成功后,1969年5月18日NASA推出了阿波羅10號,為真正的月球探險“彩排”。阿波羅10號機組的任務是在不實際降落到月球表面的情況下,測試月球著陸的所有元素。?
接下來就是真正開始人類登陸月球的任務。
1969年7月19日:人類首次登月
阿波羅11號載著三名宇航員——尼爾·阿姆斯特朗、巴茲·奧爾德林和邁克爾·柯林斯,經過75小時50分鐘的飛行后,終于進入了月球軌道。第三級火箭(長達110米)通過750萬磅的推力將自己推進了太空。?
一切進展得都很順利,然而,在呼號為“鷹號”的登月艙降落到距離月球表面大約46,000英尺(14020.8米)的高空時,發生了突發性事件。?
在只有30,000英尺(9144米)的時候,電腦崩潰了。?
在“鷹號”登月艙降落前幾分鐘,AGC崩潰了。屏幕一片空白。?
程序在報警。現在是十二點二十二分。程序發出了1202號警報。?
——阿波羅11指揮官 尼爾·阿姆斯特朗發送到休斯敦任務控制中心?
當時屏幕上閃爍著1202號的程序警報,身處太空的宇航員以及休斯頓的整個任務控制中心都陷入了恐慌。在他們的模擬過程中,宇航員從未遇到過這個錯誤,他們不知道是應該繼續前進還是中止任務。?
在接下來的七分半鐘內,警報反復響起了5次。?
隨著“鷹號”的迅速下降,他們必須迅速做出決定。?
任務控制中心的任務指揮官史蒂夫·貝爾斯立即打電話給他的同事杰克·加曼,這位工程師正坐在密室里,他的控制臺上有計算機錯誤代碼的備忘單。?
這是一個“執行溢出”。——杰克·加曼,NASA工程師?
加曼在給貝爾斯的回復中說,讓宇航員們繼續前行。?
AGC出現了過載,但仍在照常工作。?
20世紀60年代計算機的計算能力還比不上2019年的智能手機。當AGC出現過載數據時,它會放棄其他一切來執行其核心功能——引導宇航員和為宇航員導航。?
刪除其他功能需要重新啟動系統,這就是AGC閃爍1202警報的原因。每次過載時,AGC都會刪除一些優先級較低的程序,并重新啟動以繼續導航和引導。任務控制中心向“鷹號”登月艙的宇航員傳達了這一信息,并表明登月任務繼續。?
就在這時,宇航員遇到了更危險的問題。?
在著陸(或墜毀)前的兩分鐘,情況失去了控制。?
由于宇航員們忙于解碼程序警報,他們飛過了預選著陸區域——靜海基地。?
在距離地球表面僅1500英尺(457米)的時候,指揮官尼爾·阿姆斯特朗終于看到了窗外的情況。就在那時,他注意到“鷹號”登月艙正朝著一個陡峭的火山口飛馳而去。??
太空船的燃料快要耗盡了,所剩燃料僅夠用60秒鐘,而太空船正朝著一個比公共汽車更大的巨坑飛去。?
已經來不及重新定位AGC,尋找更合適的著陸點了。?
阿姆斯特朗憑著數據和多年的豐富經驗,決定手動計算著陸點。?
休斯頓飛行控制中心內鴉雀無聲,大家都在靜靜地等待著。——查理·馬斯,肯尼迪航天中心的NASA工程師?
由于沒有計算機可以依賴,尼爾·阿姆斯特朗選擇了手動控制“鷹號”登月艙,并憑借他多年飛行員的經驗,像駕駛直升飛機一樣駕駛“鷹號”。時間一點點過去,燃料也急速下降,阿姆斯特朗異常冷靜,他非常相信自己的經驗。?
在一旁的巴茲·奧爾德林通過持續監控AGC控制臺的高度數據來輔助他。他們一起手動計算了“鷹號”登月艙的著陸位置。
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1969年7月20日:“鷹號”著陸成功
憑借他們的計算力和操控能力,阿波羅11號的宇航員終于找到了距離靜海基地最近的著陸地點。?
休斯頓,這里是靜海基地。“鷹”著陸成功。—— 阿波羅11指揮官尼爾·阿姆斯特朗?
在任務最后的關鍵時刻,宇航員憑借自身的努力、奉獻和冷靜,成功地登上了月球。?
沒有他們,結局將有很大的不同。??
剩下的就是人盡皆知的歷史了。?
1969年7月24日:往返月球
阿波羅11號在經歷了195小時18分35秒的飛行后,成功地完成了飛行任務并安全地降落在太平洋上。?
NASA提前幾個月兌現了對已故總統肯尼迪的承諾。?
阿波羅11號成功背后的人類數據
經過美國全國多家組織的40多萬人不斷的努力,人類終于成功地登上了月球。?
從建造宇宙飛船的工程師、科學家和技術人員,到登上月球的阿波羅11號的英雄宇航員們,人類的數據記載了每一個腳印。感謝他們堅持不懈的努力和無私的風險,我們終于登上了月球。
原文:https://hackernoon.com/how-the-humans-of-data-landed-man-on-the-moon-1i2nb3j4h
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總結
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