צעד קטן לאדם, צעד גדול לטכנולוגיה

אחד הנושאים הפחות מדוברים בכל הנוגע לנחיתה על הירח, שאירעה החודש לפני 46 שנים, הוא המחשוב שמאחורי המבצע המורכב. הרבה יותר סקסי להראות שוב את התמונה של ניל ארמסטרונג שם בפעם הראשונה את רגלו על אדמת הירח (וגם אנחנו "חוטאים" בכך), להעלות זיכרונות שלו ושל באז אולדרין, שותפו למשימה, ולהזכיר שאחד המניעים העיקריים להתפתחות חקר החלל באותן שנים היה המלחמה הקרה בין ארצות הברית לברית המועצות. אבל פחות מציינים את אחד הדברים המרכזיים שסייעו לאותה פריצת דרך היסטורית – המחשוב.

כדי לספר על כך, אתחיל דווקא מהעידן הנוכחי, של האינטרנט של הדברים. אנחנו הולכים ומתרגלים לכך שהמחשוב נמצא בכל מקום – בקירות הבית, במכשירים שונים, בחצר, ברחוב ובמכונית. עולם המחשוב מפותח כיום הרבה יותר מאשר בשלהי שנות ה-60', אלא שגם אז הוא לא היה פרימיטיבי כפי שנוהגים לחשוב. קשה להבין זאת כיום, משום שהמחשוב אמנם היה קיים בשנות ה-60' וה-70', אבל פרץ בגדול בשנות ה-80'.

בעזרת המחשוב האסטרונאוטים הגיעו אל הירח – החודש לפני 46 שנים

המקרה של הנחיתה על הירח, משימה אפולו 11, הוא דוגמה טובה לכך: מחשב משובץ אחד, כמו זה המשמש כיום לבקרת ההשקיה בגינה, היה מסוגל כבר אז לנהל את אינספור הפעילויות שאסטרונאוטים מבצעים בחלל. אף על פי שהוא היה בעוצמה של מחשב כיס, הוא הצליח להביא להטסת האסטרונאוטים עד לירח, מרחק של 356 אלף ק"מ מכדור הארץ, ולהשיב אותם לכדור הארץ.

המחשוב שבתוך החללית

החללית שבאמצעותה בוצעה הנחיתה על הירח הורכבה משלושה מודולים: מודול פיקוד, מודול הנחיתה עצמו ומודול ששימש לחזרת האסטרונאוטים הנוחתים לחללית. מודול הפיקוד של החללית, כמו חלליות אחרות באותה התקופה, כלל מחשב שתוכנן ב-MIT ונבנה על ידי חברת רייתאון. המחשב, שכונה AGC (ר"ת Apollo Guidance Computer), היה מבוסס על מערכת הפעלה בזמן אמת שאפשרה לאסטרונאוטים להקליד פקודות בפורמט של סדרות מספרים כדי לשלוט בחללית. התהליך היה פשוט יותר מזה שבו נעשה שימוש בטוסטרים שכפתורי ההתחלה, העצירה וההפשרה שלהם מבוקרי מחשב. נפח הזיכרון של מחשבי הבקרה של חלליות אפולו היה 64 קילו-בייט והוא פעל בתדירות 0.043 מגהרץ.

תוכנת ההפעלה של המחשב, שכונתה Luminary, קודדה באמצעות שפה המכונה Mac (כמובן, בלי קשר למחשב ה-Mac המפורסם, שיצא 15 שנים לאחר מכן, אלא ראשי תיבות של MIT Algebraic Compiler), שתרגמה את הפקודות לשפת מכונה. קוד האסמבלר הוזן לתוך ה-AGC באמצעות כרטיסים מנוקבים. תוכנה דומה הותקנה במחשב שהפעיל את נחתות הירח.

צוות אפולו 11. מימין: באז אולדרין, מייקל קולינס וניל ארמסטרונג. צילום: נאס"א

מחשב ה-AGC תוכנן עם יתירות מובנית והוא יכול היה להריץ כמה תתי תוכניות לפי סדר עדיפויות. כל אחת מתתי התוכניות הללו קיבלה חלון זמן לשימוש במשאבים הלחוצים של המחשב. כאשר העומס על המחשב היה גדול מדי, הוא היה נותן את ההתרעה "1202". זו הופיעה על המחשב גם שניות לפני הנגיעה בקרקע של נחתת הנשר של אפולו 11 ומהנדס חדר הבקרה הורה למפקד המבצע, ניל ארמסטרונג, להתעלם ממנה.

החלק של יבמ

לצד ה-AGC שימשו את תוכנית אפולו גם מחשבי מיינפריים ויותר מ-3,500 עובדים של יבמ (IBM) היו מעורבים בפרויקט. מרכז החלל גודארד השתמש במערכת יבמ 360 מודל 75s לתקשורת בין מרכזי נאס"א (NASA) השונים ובין החלליות. מטה יבמ בהאנטסוויל, אלבמה, תכנן ותכנת את מכשירי טיל הסטורן 5 וגם את מחשב התפעול של מרכז החלל קנדי, משם שוגרו החלליות.

מחשב נוסף מאותו דגם שימש במרכז הבקר ביוסטון ושני האסטרונאוטים של אפולו 11, ארמסטרונג ואולדרין, השתמשו בו לחישוב נתוני השיגור מקרקע הירח וההתחברות עם מודול הפיקוד בו ישב הטייס, מייקל קולינס, לצורך הטיסה בחזרה לכדור הארץ.

הנפח הכולל של התוכנה עמד על 6 מגה-בייט והיא שימשה לניטור סביבת החללית והנתונים הרפואיים של האסטרונאוטים. הייתה זו התוכנה המורכבת ביותר שנכתבה עד אז.

מחשבי אפולו וחוק מור

כמו בימינו על אחת כמה וכמה אז, לוקח כמה שנים לבנות חללית. לכן, המחשבים של האפולו 11 היו מלפני 1965 – השנה שבה ניסח גורדון מור את החוק המפורסם שלו, שלפיו עוצמת המחשוב תכפיל את עצמה בכל שנה וחצי בלי להעלות את המחיר. העובדה שהדיסק און קי הפשוט ביותר מורכב יותר מהמחשבים הכי חזקים של תוכנית אפולו היא תוצאה ישירה של חוק מור.

מחשב ה-AGC הוא הבסיס לכל מה שאנחנו מכירים כיום כמעגלים משולבים והוא נחשב למחשב המשובץ הראשון. הידע שנצבר בפיתוח החומרות והתוכנות בתוך החלליות הוביל לפיתוחן של מערכות בטיחות ולניסיון בהנדסת תוכנה לתכנות מערכות אלה. מרבית הידע שנצבר שימש מאוחר יותר לבסיס של המחשוב המשובץ המודרני. מחשבי ההנחיה של אז שימשו כמודל למחשבים המוטסים שמביאים אותנו כיום ממקום למקום בלי שנרגיש בכך, כאשר הטייסים מעבירים את המטוס ל-"טייס אוטומטי".

משימת הנחיתה על הירח הייתה עוד ציון דרך היסטורי, גם בעולם המחשוב, והדגמה מוצלחת של היכולות הטכנולוגיות שאליהן יכול להגיע האדם. המבצע הזה סיפק את ההוכחה הראשונה לכך שניתן לסמוך על מחשבים לפעולות חיוניות. אם תרצו, בפרפראזה על המשפט המפורסם של ניל ארמסטרונג, הנחיתה על הירח הייתה צעד גדול לא רק לאנושות, אלא גם למחשוב ולטכנולוגיה.