Dick Battin stod på sin indkørsel i New England frosty pre-daggry tilbage i oktober 1957, straffede øjnene tosee Sputnik flyve overhead. Når man så det lille punkt med lyscoot lydløst hen over himlen fik Battins hjertepund. En menneskeskabt hunk ofmetal var faktisk i kredsløb om Jorden!
Når han gik tilbage til hans hus, kørte Battins sind frem. Åh, hvordan han ønskede, at han aldrig ville forlade MIT Instrumentation Laboratory for halvandet år siden. Han beklagede det siden den dag, han besluttede at gå videre til det, han troede var grønnere græsgange. Men nu blev hans beklagelse en standhaftig beslutning om på en eller anden måde at vende tilbage til laboratoriet igen, fordi han vidste - han var helt sikker uden tvivl - at Doc Draper ville få sin hånd i denne nye satsning på rumforskning. Og Battin ville også ind.
Doc - Dr. Charles Stark Draper - havde oprettet et undervisningslaboratorium i de tidlige 1930'ere til sine luftfartstimer ved Massachusetts Institute of Technology. Til at begynde med lod laboratoriet eleverne få praktisk erfaring med ting som ledningsføring af brændstof og højdemålere til fly, men blev med tiden et fuldt laboratorium, der udviklede den instrumentering, der var nødvendig til flynavigation. Under 2. verdenskrig udvides Draper's Lab, og de flyttede ud af campus ind i den gamle Whittemore sko-polske fabrik ved jernbanesporene på Cambridges Massachusetts Avenue.
Laboratoriet blev kendt som det fortrolige instrumentudviklingslaboratorium, der producerede teknologiske fremskridt såsom tidlige vejledningssystemer og gyroskopisk udstyr, der førte til Mark 14-skuddet, der blev brugt af marinens anti-flyvåben. Cirka 85.000 af kanonlys blev produceret hos et firma, der hedder Sperry Gyroscopes, og byggede Drapers omdømme inden for militæret og hans prestige ved MIT, da royalty for skudsvandet blev en primær finansieringskilde for universitetet.
Men Drapers stolthed, glæde og primære fokus kom i at opfinde en praktisk anvendelse af specialiserede inertialinstrumenter - gyroskoper og accelerometre - til at udføre autonom onboardnavigation. Baseret på missilstyringssystemerne oprettede Draper et nyt system, der kontinuerligt kunne beregne via død beregning af et flys position, orientering og hastighed. Det ville fjerne behovet for mere besværlige navigationsmetoder, såsom radionavigation eller piloter, der leder himmelsk stjerneobservationer for at plotte en 'fix' på et kort. Med et par moretweaks og fremskridt mente Draper, at hans system muligvis kunne autonomt 'pilot'-fly.
I en dristig test af Drapers vejledning, navigation og kontrol (GN&C) -teknologier i 1953 fløj han og syv andre forskere fra MIT Instrumentation Laboratory (dets nye efterkrigsnavn) til kyst med deres Space Inertial Reference Equipment (SPIRE) system installeret på bagsiden af en B-29 bombefly. SPIRE dirigerede automatisk flyets flyvning, den første arbejdsimplementering af det, der kaldes inertial navigation - et selvstændigt system, der sporer position og planlægger et kursus. De tog fra Hanscom Air Force Base i Massachusetts og fløj til Los Angles med en humanpilot kun om bord for start og landing - og i tilfælde af, at systemet mislykkedes. Alsoon-bestyrelsen, nyhedsmanden Eric Sevareid og hans filmbesætning dokumenterede turen, talende med Draper undervejs om eventuel fremtidig anvendelse af dette autonome efterforskningssystem, inklusive - måske en dag - til rumfartøjer. Spektakulært ankom B-29 nøjagtigt til den rigtige destination, endog foretog sidste korrektion for sidevind. Sevareid afsluttede sin rapport med at sige, "Måske kunne vi ikke sige, at dette er et lille skridt hen imod rumrejserens alder."
Drapers grund til at flyve til LosAngeles var at præsentere et papir om SPIRE-systemet på en konference. Under histalk stod nogen op og sagde: ”Dette er latterligt! Det kunne aldrig fungere. ”Draper svarede roligt. ”Nå, jeg fløj bare over hele landet ved hjælp af det.”
Med nye og forbedrede versioner af SPIRE begyndte inertiære ledelsessystemer at blive brugt på skibe og fly, hvilket revolutionerede luftfarten ved at give præcise nøjagtigheder for globale flyvninger. Systemerne var især afgørende for den ubåd-lancerede ballistiske missiler og raketstyrede missiler, hvor den kolde krig var nødvendigt at ledes til deres mål uden radiokommunikation, fordi disse transmissioner kunne afsløre deres repræsentation. Laboratoriets inertialbaserede GN&C-systemer var centrale i UGM-27Polaris-ubådmissilprogrammet og missiler, der blev lanceret af Atlas- og Titan-raketerne.
Draper selv var pilot, eventyrer og intellektuel - han gik ind på college i en alder af 15, og ifølge legenden har han tilmeldt sig flere kurser på MIT end nogen anden nogensinde. Og han var et absolut dejligt menneske. Alle, der kendte ham, kaldte ham ”Doc”, og han blev en farslignende figur for mange. Draper kunne øjeblikkeligt huske navnene og ansigterne på de hundreder af mennesker, der arbejdede på laboratoriet i årenes løb, eller de tusinder af studerende, han underviste, selv årtier efter, at de blev uddannet.
Med ledelse af laboratoriet fik Draper alle til at føle sig vigtige, uanset om de var hovedingeniøren, sekretæren eller vaktmesteren. NASAs Bob Seamans var Drapers studerende og protégé, der arbejdede på laboratoriet i femten år. Han huskede Draper og sagde: "Arbejder du her har du måske ikke penge til babes eller heste, men vi kommer til at have det sjovt!" Draper konstruerede en trykknap under sit skrivebord, der aktiverede et relæ til det store ur på hovedkontoret og flyttede hænderne fremad en time. Dette signaliserede, at det nu var tid til cocktails, og Marie Allen, Drapers trofaste sekretær, ville bryde de stuvede ånder ud. Doc havde en anden legendarisk evne til at drikke alle andre under bordet.
En selvbeskrevet ”fedtet thumbmechanic” er Draper blevet kaldt en heterogen ingeniør, da han forstod alle vinkler i det arbejde, der blev udført af Lab. Han kunne findes på butiksgulvet, men havde besværet med at håndtere politikere eller militærchefer. Draper intuitivt forstået kompleks matematik og fysik, men havde også en grad i psykologi. Han var en listig iværksætter, men hans største kærlighed og interesse var uddannelse. Heran MIT luftfartsafdeling på samme tid som drift af laboratoriet og var også ansvarlig for et uddannelsesprogram til at uddanne militære officerer i vejledningsteknologien, de ville udføre i marken. Uddannelsesprocesserne, han skabte på MIT og Instrumentations Lab, gav ægte betydning til MIT-mottoet, ”Mens et manus,” Sind og hånd. Han sendte sin briljante ledelsesmetoder videre til en lang liste med fremtidige ledere.
Se flere billeder fra MIT Instrumentation Laboratory, nu kendt som Draper, på deres specielle "Hack The Moon" -websted til Apollo 50-års jubilæum.
Og Draper omringede sig med andre strålende mennesker, med flere tidligere studerende, der fortsatte med at arbejde på laboratoriet. I 1950'erne blev David Hoag teknisk instruktør for udvikling af kanontog og føringssystemer, mens Milton Trageser var projektleder. J. Halcombe Laning arbejdede på computersiden og skabte den første algebraiske kompilator i 1953 (han kaldte den George), hvilket førte til forbedringer i MITs berømte Whirlwindcomputer, en af de første store, vakuumrørcomputere, der blev udviklet under Verdenskrig II. Battin kom med i teamet i '51, og følte altid, at Laning var hismentor, såvel som en god ven.
Battins tidlige dage på gymnasiet blev brugt på at arbejde på klassificerede vejledningssystemer, men der eksisterede selvfølgelig ingen lærebøger om emnet. Næsten alt, hvad de regnede ud på theLab, blev fremtidig lærebogmateriale, såsom deres Q-vejledningssystem, kaldet efter en grundlæggende matrix, de udledte, som for evigt formede grundlaget for de typer beregningsvejledningssystemer, der var nødvendige for at fungere.
Men så begyndte Battin, hvad han altid overvejede sit livs værste fejl, og tænkte, at han havde brug for at udforske andre synspunkter i hans arbejdsmuligheder. Han forlod laboratoriet for at slutte sig til et konsulentfirma, men endte grundigt ikke med det hele fra starten: Arbejdet var ikke interessant (han foretog lagerbeholdning) og krævede hyppige rejser (han kunne ikke lide at være væk fra sin familie).
Ved at forblive i kontakt med HalLaning, lærte Battin - efter Sputnik - et par detaljer om et potentielt rumfartøj Lab lablede med, hvor Laning udførte rudimentære computersimuleringer af at flyve rundt på turen til planeten Mars. Den spids af lokkende information var det sidste strå. Battin tog sit livs bedste beslutning om at vende tilbage til MIT Instrumentation Lab.
I 1957 tiltrådte han officieltLanings arbejde med en luftvåbenskontrakt for ballistiske missilvejledningssystemer. Men en lille klausul i kontrakten indikerede, at laboratoriet kunne afsætte en lille mængde tid til anden uafhængig forskning og udvikling i forhold til vejledning. Denne forskning blev så lille rumfartøj, der er kendt som Mars Probe. Lanings originale idé var, da næsten alle tænkte på rummet i disse dage, han ville ikke sidde og vente på at blive bedt om at udvikle et pladsvejledningssystem, han besluttede - med Doc Drapers velsignelse - at gøre det.
Milt Trageser ledede rumfartøjsdesignet, og sammen med Laning, Battin, Eldon Hall, Ralph Ragan og et par andre, byggede dette nye “rum” -team en lille træmodel af rumfartøjet, undersøgte, hvad det ville tage for vejledning og navigation, og udførte foreløbige beregninger af bane til Mars. De regnede med den mest effektive bane til den røde planet, kunne udføres med en lanceringsdato i december 1962, og sonden ville svinge Mars den 15. februar 1963. Et kamera ombord ville tage et billede, der var den nærmeste tilgang til Mars - de gjorde ikke Jeg vil ikke gøre denne ting for kompliceret og ødelægge deres ene chance - og det ville vende tilbage til Jorden med en tre-årig tur, der sprøjtede ned i Mexicogolfen for at gendanne filmdåsen. Den største udfordring var at finde ud af vejledningsteknikker til en tur med den længde, der kun kunne beregnes ombord på rumfartøjet. Et køretøj, der løber sådanne afstande, kunne bestemt ikke kontrolleres fra jorden, i det mindste ikke med den radioteknologi, der var tilgængelig dengang.
De diskuterede deres ideer med astronomer på Smithsonian Astrophysics Observatory i Cambridge, som straks fortalte Batin og Laning, at de var skøre. Astronomerne spurgte: ”Hvordan går du hen til Mars? Du ved ikke engang, hvor Mars er. ”
Og de havde ret. På det tidspunkt med kun jordbaserede observationer var usikkerheden omkring Mars's absolutte placering på et givet tidspunkt plus eller minus 20.000 miles. Men hvad theastronomer ikke forstod var Laning og Battin planlagde ikke at stole på terrænbaserede målinger. I stedet for vil målingerne blive foretaget om bord på dette fartøj med navigation beregnet undervejs. Battin sammenlignede conceptto-kørslen fra Boston til New York: ”Jeg behøvede ikke at kende New York Citys breddegrad og længdegrad for at komme dertil,” sagde han. ”Jeg kan bare køre der, så længe Ican kan se, hvor jeg skal hen. Jeg har ikke brug for nogen i Boston for at fortælle mig, hvor jeg er, og hvor hurtigt jeg skal gå, og hvor jeg skal pege. Jeg kigger bare efter New York og styrer efter det. ”
Mars Probe-teamet indså, at en lille bordcomputer til at dirigere rumfartøjsoperationer ville være den mest kritiske komponent, de kunne designe, og for at teste deres ideer vendte de sig til kraften i MIT's Whirlwind-computer. Denne gigantiske computer var indeholdt i en enorm bygning, og inden tændt for virvelvind, var Lab-teamet nødt til først at underrette Cambridge-kraftværket på grund af den enorme belastning, computeren lægger på byens elektriske system.
Holdet indtaster omhyggeligt deres beregninger ved hjælp af perforeret, stempelkortlignende bånd, omhyggeligt med ikke at overskride Whirlwind 's 1.024 16-bit hukommelsesord. Dette var avanceret i slutningen af 1950'erne, men alle disse begrænsninger fik ideen til at placere en lille computer inde i et lille rumfartøj tilsyneladende ganske langsigtet. Plus, det ville være nødvendigt at operere kontinuerligt og fejlfrit under hele tre-årig rejsen - ingen reparationer under flyvningen eller data uplinks - og det bliver nødt til løbende at bestemme, hvor det var, og hvornår det skulle kompenseres med retningsændringer udført af lidt gyroskoper kaldet vinkelmomenthjul.
De regnede ud, hvordan man får det til at fungere. Den overordnede autonome operation blev styret ombord af en lille generel digital computer, konfigureret af dens designer, Lab-medlem Raymond Alonso. Det behøvede ikke meget strøm bortset fra atoccasionelle tider til beregninger med højere hastighed. En unik egenskab ved denne computer var en forkoblet, read-only, ikke-sletbar hukommelse kaldet en reb-kerne, en konfiguration ved hjælp af ledninger, der er gevindskåret og ud af små magnetiske ringe. En ring eller kerne med tråd gevind gennem midten repræsenteret en; en tom repræsentant et nul. Mønsteret af ledninger dannede dem og nuller i et fast kabelforbundet computerprogram.
Deres design var bemærkelsesværdig, deres dokumentation omfattende. I juli 1959 udarbejdede de et fire-bindende sæt med beskrivelser, detaljer og skemaer om det lille rumfartøj, den lille computer og GN&C-systemet. Hvad holdet imidlertid ikke vidste på det tidspunkt var trods deres banebrydende arbejde, ville deres elskede Mars Probe - desværre aldrig flyve. Men alt, hvad de designede, testede og beregnet til denne vidtrækkende lille computer, ville snart omdanne til vejledningscomputer til Apollo-rumfartøjet.
Næste: Del 2: Hvordan MIT-teamet udviklede Apollo Guidance Computer
