चंद्र कंप्यूटर की कहानियां। भाग 3

चांद पर अपोलो 11

पांच महीने बाद, अपोलो 12 त्वरण के दौरान एक बिजली के बोल्ट से बच गया और चंद्रमा पर बैठ गया। नए "संज्ञा 69" के लिए धन्यवाद जो हमने टीम को ग्राउंड ट्रैकिंग डेटा के आधार पर स्थिति बदलने की अनुमति देने के लिए कार्यक्रम में जोड़ा, अंतरिक्ष यात्री पीट कॉनराड और एलन बीन मानव रहित पैदल दूरी के भीतर चंद्र मॉड्यूल को उतारने में सक्षम थे। जहाज सर्वेयर, जो अप्रैल 1967 में चंद्रमा पर उतरा था। अपोलो 12 के सटीक लैंडिंग ने अधिक जटिल भूभाग पर लैंडिंग का मार्ग प्रशस्त किया।

अपोलो 12 के बाद ही हमने अन्य गंभीर समस्याओं को समझना शुरू किया।

मैंने शुरुआत की जब ग्रुम्मन एयरोस्पेस (चंद्र मॉड्यूल निर्माण कंपनी) के क्लिंट टिलमैन ने अंतिम लैंडिंग चरण का अनुकरण करते समय थ्रॉटल कंपन को देखा जब इंजन जोर 5% के आसपास था। इसने तिलमन को अपोलो 11 और 12 के टेलीमेट्री डेटा का अध्ययन करने के लिए प्रेरित किया, जहां उसने लैंडिंग के अंतिम चरण में उतार-चढ़ाव देखा, जिसमें 25% चोटी से शिखर तक का आयाम था (चित्र 12 देखें)। यह एक ऐसा समय था जब जहाज के कमांडर एक साथ आरओडी स्विच का उपयोग करके वंश गति और जॉयस्टिक को जहाज को चलाने के लिए नियंत्रित कर सकते थे। चूंकि इन आंकड़ों के ग्राफ़ ने महल (या महल नट) की दीवारों और टावरों जैसा देखा था, इसलिए इस समस्या को "थ्रोटल गढ़" कहा जाता था।



अंजीर। 11: पहली थ्रॉटल रिपोर्ट

कैम्ब्रिज में क्लैंप ने एक अज्ञात घटना के दोलनों के उत्तेजना के स्रोत का वर्णन किया, जिसे उन्होंने "आईएमयू बॉब" [18] कहा। आईएमयू ऊपर स्थित था, और जहाज के द्रव्यमान के केंद्र के सामने चार फीट था। छोटे लेकिन त्वरित युद्धाभ्यास, जैसे कि अंतिम लैंडिंग के दौरान, जहाज को फेंक दिया ताकि एक्सीलरोमीटर ने जहाज की ऊर्ध्वाधर गति में बदलाव के रूप में इसकी व्याख्या की। यह, बदले में, ऊर्ध्वाधर गति की गणना और आवश्यक कर्षण के आकलन को प्रभावित करता है।

लेकिन यह सिद्धांत केवल आंशिक रूप से उड़ान डेटा में देखे गए थ्रॉटल व्यवहार की व्याख्या करता है।

थ्रॉटल रॉकेट इंजन थे और दुर्लभ थे, लेकिन चंद्रमा पर नरम लैंडिंग के लिए एक थ्रॉटल इंजन की आवश्यकता थी। एक निश्चित थ्रस्ट इंजन और गति के बहुत सरल समीकरण चंद्र सतह पर वांछित बिंदु से एक जहाज को लैंड कर सकते हैं। लेकिन ऊपर की ओर बैठने के लिए, सुचारू रूप से चलते हुए, दृश्य क्षेत्र में लैंडिंग साइट को पकड़े हुए, और लैंडिंग साइट पर मंडराने की संभावना के साथ, हमें एक ऐसे इंजन की आवश्यकता थी जो चंद्र गुरुत्वाकर्षण को संतुलित कर सके, वाहन का द्रव्यमान कम होने के कारण कर्षण को बदल सकता है और युद्धाभ्यास के दौरान जोरदार वेक्टर को बदल सकता है। और जब अंतरिक्ष यात्री वंश की गति को बदलना चाहते थे।

गति के समीकरण यह निर्धारित करते हैं कि किस परिमाण को किस परिमाण में, किस परिमाण के साथ और किस दिशा में दिया जाना है। ऑटोपायलट को युद्धाभ्यास बनाता है ताकि कर्षण बल एक निश्चित दिशा से मेल खाता हो। थ्रॉटल कंट्रोल प्रोग्राम का कार्य कर्षण को नियंत्रित करना है। चंद्र मॉड्यूल के द्रव्यमान की गणना करके थ्रॉटलिंग नियंत्रण शुरू होता है। द्रव्यमान को जानने के बाद, हम गति के समीकरणों का अनुपालन करने के लिए आवश्यक एक्सीलरोमीटर द्वारा मापी गई माप के सापेक्ष जहाज के त्वरण को बदलने के लिए आवश्यक थ्रॉटल सुधार की मात्रा निर्धारित करते हैं, और परिणामी मान को थ्रॉटल असेंबली (लगभग 2.8 पाउंड प्रति नाड़ी) द्वारा उपयोग की जाने वाली इकाइयों में परिवर्तित करते हैं, और उन्हें हार्डवेयर इंटरफ़ेस पर भेजें।

IMU में एक्सीलेरोमीटर वास्तव में त्वरण को मापते नहीं हैं, वे अंतिम रीड के सापेक्ष गति की वृद्धि को मापते हैं। चूंकि पिछले पुनरावृत्ति के दौरान थ्रॉटलिंग में परिवर्तन एक्सीलरोमीटर के रीडिंग के बीच किसी बिंदु पर होता है, मापा डेल्टा-वी सबसे हाल के बदलाव का पूर्ण प्रभाव नहीं दिखाता है।



अंजीर। 12: अपोलो 12 उड़ान के P66 चरण के दौरान थ्रॉटलिंग में बदलाव [19]

इस प्रभाव की क्षतिपूर्ति करने के लिए थ्रॉटल नियंत्रण की आवश्यकता थी अवधि के दौरान थ्रॉटल कमांड भेजे जाने पर क्षतिपूर्ति की एक श्रृंखला निर्भर करती है, और उस गति पर भी निर्भर करती है जिस पर इंजन थ्रॉटलिंग कमांड को निष्पादित करता है। प्रायोगिक अध्ययनों ने स्थापित किया है कि थ्रॉटलिंग में 0.3 एस की देरी है।

यह लेखक को थ्रॉटल कंट्रोल प्रोग्राम को प्रोग्राम करने और परीक्षण करने की अनुमति देता है। 0.3 एस देरी का उपयोग करके सटीक डीपीएस मॉडल के सिमुलेशन ग्राफ़ में, मैंने थ्रॉटल विलंब की भरपाई किए बिना, थ्रॉटल स्थिति में बड़े बदलाव के बाद होने वाले वास्तविक जोर में दोलनों का अवलोकन किया। जब मैंने 0.1 एस के मुआवजे को चालू किया, तो मैंने देखा कि दोलनों में कमी कैसे हुई। जब मैंने मुआवजे को 0.2 s पर सेट किया, तो दोलन लगभग गायब हो गए। वह सब खत्म हो गया था। क्लम्प ने याद किया कि मैंने कैसे कहा था: "यह एक दवा की तरह है, आपको आवश्यकता से अधिक मुआवजा देने की आवश्यकता नहीं है।"

क्लम्प जानते थे कि यह "एक इलाज की तरह" नहीं था, लेकिन उन्होंने कभी जोर नहीं दिया कि मैं सही मूल्य का कार्यक्रम करता हूं। 15 साल बाद अपनी प्रेरणा बताते हुए, क्लम्प लिखते हैं:

“मैंने सोचा कि आत्मविश्वास को बनाना महत्वपूर्ण है, जिससे सहयोगियों को छोटे मुद्दों पर निर्णय लेने की अनुमति मिल सके, भले ही वे इष्टतम न हों। इसलिए, मैंने अपने विचारों को वापस ले लिया और डॉन के निर्णय को बल में रखा, कम से कम जब तक उसने इसे अपने दम पर संशोधित नहीं किया [20]।

अपने स्वयं के उद्देश्यों की व्याख्या करते हुए, मेरा मानना ​​है कि पहले से ही ओवरलोड थ्रॉटलिंग कार्यक्रम में मुआवजे से मैं चिढ़ गया था, और इसके परिणामस्वरूप मुआवजे को यथासंभव छोटा करने की इच्छा हो सकती है। जैसा कि यह हो सकता है, अपोलो 11 और अपोलो 12 दोनों ने 0.3 एस के थ्रॉटल विलंब के साथ 0.2 एस के मुआवजे के साथ उड़ान भरी।

लेकिन अब क्लम्प का विश्लेषण [21] और बेलकॉम में जेए सोरेंसन द्वारा तैयार की गई एक स्वतंत्र रिपोर्ट [22] ने निष्कर्ष निकाला कि "थ्रॉटलिंग कमांड P66 की दोलन प्रकृति स्पष्ट रूप से इस तथ्य के कारण थी कि वास्तविक मूल्य लैंडिंग इंजन समय स्थिर अपेक्षा से कम है ”(सोरेनसेन)। क्लम्प ने डेटा रिकवर किया। लैंडिंग इंजन के मापदंडों में सुधार किया गया था, लेकिन प्रलेखन के अनुरूप परिवर्तन नहीं किए गए थे। लैंडिंग इंजन के लिए वास्तविक देरी लगभग 0.075 सेकेंड थी। यह पता चला है कि हम भी इसे overcompensated। नतीजतन, थ्रॉटल स्थिरता के कगार पर था।

क्लैम्प के विश्लेषण ने और भी शानदार परिणाम दिया। उन्होंने दिखाया कि यदि अपोलो 11 सॉफ्टवेयर 0.3 एस के लिए मुआवजा देता है, तो थ्रॉटल अस्थिर होगा। थ्रॉटल कंपन, शांत होने के बजाय, बड़ा हो जाएगा। P63 में थ्रॉटलिंग के बाद या, संभवतः, P66 में जब IMU सक्रिय था, तो DPS इंजन जल्दी से न्यूनतम और अधिकतम थ्रस्ट के बीच दोलन करेगा। निस्संदेह, उड़ान नियंत्रण तार्किक रूप से थ्रॉटल व्यवहार को अलार्म 1202 के साथ जोड़ देगा, जिसमें पूरी तरह से स्वतंत्र कारण थे।

एक दुर्घटना अवश्यम्भावी होगी। मेरी विनम्र राय में, अगर लेखक ने थ्रॉटल कंट्रोल प्रोग्राम में "सही" मान का एनकोड किया होता, तो अपोलो 11 कभी भी खाली नहीं होता। मैं किसी ऐसे व्यक्ति को आमंत्रित करता हूं जिसे कोई व्यक्तिगत रुचि नहीं है और इस सिद्धांत को दोबारा जांचने के लिए गणित में पारंगत है।


मैनुअल चंद्रमा लैंडिंग

* * *

हमने थ्रॉटल विलंब को समायोजित किया, और सिमुलेशन ने दिखाया कि थ्रॉटल स्थिति की अस्थिरता गायब हो गई है। अपोलो 13 मिशन सॉफ्टवेयर में परिवर्तन किए गए, लेकिन यह मिशन चंद्रमा पर नहीं उतरा।

यह उत्सुक है कि थ्रॉटल समस्या ज्ञात होने से पहले अपोलो 13 सॉफ्टवेयर में बदलाव किया गया था, अगर थ्रॉटल कंट्रोल ऑटोमेशन काम नहीं करेगा तो यह एक वापसी प्रदान कर सकता है। एक नया "संज्ञा 92" परिभाषित किया गया था, जिसे चालक दल नियंत्रण स्तर का उत्पादन करने वाले थ्रॉटल स्तर को देखने के लिए चुन सकता है। तर्क जो स्वचालित नियंत्रण को रोक देगा यदि थ्रॉटल को MANUAL मोड में स्विच किया गया था तो हटा दिया गया था। ये परिवर्तन [23] अंतरिक्ष यात्री को P63 और P64 के दौरान थ्रॉटल को नियंत्रित करने की अनुमति देते हैं, जबकि नियंत्रण प्रणाली जहाज की गति को नियंत्रित करना जारी रखती है। मुझे नहीं पता कि क्या इन जटिल प्रक्रियाओं का कभी उपयोग किया गया है।

कार्यकारी अधिभार अलार्म कई बार संबोधित किया गया है।

टेक-ऑफ के दौरान निकटता रडार स्विच एलजीसी स्थिति में था। बाद के मिशनों में, चेकलिस्ट को बदल दिया गया है। हमने निकटवर्ती रडार ऑपरेशन मोड की जांच करने के लिए LUMINARY में तर्क जोड़ा, और अगर यह LGC नहीं था, तो निकटता रडार काउंटर शून्य पर रीसेट हो गए थे।

एलन क्लम्प ने एक अलग दृष्टिकोण से कार्यकारी का अध्ययन किया। उन्होंने पाया कि जब कंप्यूटर का TLOSS समय-समय पर होता है, या कंप्यूटर की गतिविधि का स्तर TLOSS की उपस्थिति में बदल जाता है, और SERVICER कार्य पूरा नहीं हुआ, और यह तब बाधित हो गया जब स्थिति गणना आदेशों को ऑटोपायलट में भेजने के लिए निष्पादित किया गया, यह सॉफ़्टवेयर पुनरारंभ द्वारा साफ़ नहीं किया गया था। बाद में बहाल करने के लिए - इन शर्तों के तहत ऑटोपायलट के लिए एक गलत स्थिति की गणना का मौका था। अपोलो 13 की उड़ान के लिए, क्लम्प ने एक समाधान विकसित किया जिसमें आवश्यक होने पर सभी SERVICER कार्य को पकड़ने के लिए रीसेट किया गया था।



मून लैंडिंग चरण

लेकिन भविष्य में, इनमें से किसी भी बदलाव ने हमें ओरिएंटेशन सिस्टम की एक निश्चित दो-सेकंड की अवधि की सीमाओं से मुक्त नहीं किया। कठिन भूभाग पर उतरने के लिए, राडार कार्यक्रम में एक भूभाग मॉडल जोड़ना आवश्यक था। अभिविन्यास प्रणाली में संशोधन बाद के लिए छोड़ दिए गए थे। हमारे पास हर चीज के लिए समय नहीं था।

हमने एक अवधारणा विकसित की जिसे हमने "SERVICER वैरिएबल" कहा, जिसमें यदि आवश्यक हो तो ओरिएंटेशन प्रोग्राम की अवधि बढ़ाई जा सकती है। आशंका है कि दो-सेकंड के अंतराल में बनाए गए सॉफ़्टवेयर को कसकर उलट दिया गया है। यह केवल अभिविन्यास प्रणाली के संचालन की अवधि को मापने के लिए आवश्यक था, और दो-दूसरे मूल्य के बजाय इस मूल्य का उपयोग करें, जो केवल कुछ सूत्रों में उपयोग किया जाता है। हमने LUMINARY के ऑफ़लाइन संस्करण में SERVICER के कार्यशील संस्करण को लागू किया, और TLOSS [25] में इसके बहुत उच्च प्रतिरोध का प्रदर्शन किया।

दो-सेकंड की सीमा से स्वतंत्रता ने अन्य विचारों पर विचार करने की अनुमति दी। अंतरिक्ष यात्री जॉन यंग ने एक सुधार का प्रस्ताव रखा, जिसे हमने P66 LPD कहा। लेकिन इस समय तक, P66 आर्मस्ट्रांग की अपोलो 11 उड़ान की तुलना में बहुत अधिक लचीला कार्यक्रम था। नई विशेषताओं में से एक यह था कि अगर टीम ने एटीटी होल्ड मोड को ऑटो में बदल दिया, तो अभिविन्यास प्रणाली शून्य क्षैतिज गति का परिणाम देगी। यंग का विचार एलजीसी के लिए एलपीडी कोण (जैसा कि दृश्य चरण में) प्रदर्शित करने के लिए था, जो कमांडर को उस बिंदु को दिखाएगा जिसके ऊपर चंद्र मॉड्यूल उड़ता है अगर उस क्षण में ऑटोपायलट को ऑटो [26] पर स्विच किया जाता है।

इस फ़ंक्शन को करने में सटीकता सुनिश्चित करने के लिए, सॉफ़्टवेयर को तुरंत जवाब देना पड़ा जब अंतरिक्ष यात्री ने ऑटो को स्विच किया, दो सेकंड से भी तेज़, और यहां तक ​​कि दूसरी अवधि की तुलना में तेज़, जिसके साथ P66 के कुछ हिस्सों ने काम किया। हमने एक संस्करण विकसित किया है जिसमें कार्य को हर सेकंड में लॉन्च किया गया था, ऑटोपायलट मोड में बदलाव, अभिविन्यास और थ्रॉटल कमांड भेजे गए थे, और आरओडी स्विच से इनपुट के लिए जितनी जल्दी हो सके और सही प्रतिक्रिया दी। केप कैनावेरल पर चंद्र मॉड्यूल सिम्युलेटर (एलएम मिशन सिम्युलेटर, एलएमएस) पर चल रहे एक मानव सिमुलेशन में, खिड़कियों में दिखाई देने वाले अपने शानदार इलाके मॉडल के साथ, हमने दिखाया कि यह प्रणाली बहुत सटीक लैंडिंग की सुविधा देती है।

न तो "SERVICER वैरिएबल" और न ही P66 LPD को कभी पैच किया गया है। नासा ने फैसला किया है कि अपोलो 17 आखिरी होगा। इतने कम मिशनों के साथ, गवर्निंग काउंसिल ने एक रूढ़िवादी निर्णय लिया - लैंडिंग सॉफ़्टवेयर में कोई महत्वपूर्ण परिवर्तन नहीं होना चाहिए। एक्सीलरोमीटर के पढ़ने के साथ लैंडिंग रडार से प्राप्त डेटा को सिंक्रनाइज़ करके, रॉबर्ट कॉवेल्ली ने अपोलोस 15, 16 और 17 के लिए इलाके मॉडल को निचोड़ने के लिए पर्याप्त समय मुक्त किया।



एमआईटी लैब में जड़त्वीय मॉड्यूल (IMU)

अपोलो 14 ने लेखक को अल्पकालिक प्रसिद्धि दिलाई। डैशबोर्ड इंटरप्ट स्विच ने एक आवधिक संकेत भेजा जिसने एलन शेपर्ड और एड मिशेल को बैठने से रोका। मैंने कोड लिखा जो इन मामलों की निगरानी करता है। इस "बैसाखी" ने बस कई रजिस्टरों को बदल दिया, सबसे पहले मिशन रुकावट की निगरानी को यह सोचने के लिए छल किया गया कि रुकावट पहले से ही थी, और फिर खुद को हटा दें ताकि लैंडिंग बिना परिणाम के जारी रह सके। पैच को हवा में प्रसारित किया गया और अंतरिक्ष यात्रियों द्वारा त्रुटिपूर्ण तरीके से कार्रवाई की गई, इस प्रक्रिया में DSKY पर 61 कीस्ट्रोक्स शामिल थे। शायद अपोलो 14 घटना का सबसे दिलचस्प हिस्सा इस कहानी के विभिन्न संस्करणों की संख्या थी। लेकिन अपोलो 14 एक और कहानी है।

दिसंबर 1972 में, मैं अपोलो 17 जहाज को लॉन्च करने के लिए केप कैनावेरल गया। यह स्पेस फ्लाइट कमाल की थी। राइटर टॉम वोल्फ ने फोटोग्राफर एनी लिबोविट्ज के साथ मिलकर रोलिंग स्टोन पत्रिका के लिए चार-भाग की लघु कहानी लिखी, जो "द राइट स्टफ" [27] के अग्रदूत थे। यह अपोलो का एकमात्र रातोंरात प्रक्षेपण था। फ्लोरिडा का धूमिल आसमान नारंगी से क्षितिज तक जलता है जब विशाल शनि वी एक चौथाई-मील के स्तंभ पर ऊपर की ओर बढ़ता है जो एक ब्लोटर फ्लेम की तरह अंत में बहता है।

मैंने कई दिनों के कुछ एलएमएस फ़ंक्शंस का परीक्षण किया, जिसे हमने "इरेज़ेबल मेमोरी प्रोग्रामिंग" कहा। ये ऐसे पैच थे जो अप्रयुक्त वीएसी का उपयोग करने वाले थे और कुछ बगों को पैच करने वाले थे, अपोलो 14. के साथ घटना की विरासत 14. फिर मैंने लैंडिंग का निरीक्षण करने के लिए कैंब्रिज के लिए उड़ान भरी।

उसके बाद, मैंने जीन सर्नन और जैक श्मिट को प्रशिक्षित करके, एक चंद्रविज्ञानी, चंद्रमा को चंद्र रोवर में खोजते हुए, अंतरिक्ष यान की दृष्टि से 3 मील से अधिक की यात्रा करने का आनंद लिया। और यह आखिरी बार था जब कोई चंद्रमा पर चला गया।



अंजीर। 13: प्रतिभागियों में से कुछ।

शानदार फोटो, फ्रंट रो: विंस मेगना, "डॉक" चार्ल्स स्टार्क ड्रेपर, लेखक, डेव मूर, टोनी कुक; बैक पंक्ति: फिल फेलमैन, लैरी बर्मन, एलन क्लम्प, बॉब वर्नर, रॉबर्ट लोन्स, सैम ड्रेक। छोटी तस्वीर, सामने की पंक्ति: लैरी बर्मन, पीटर वोलेन्ट, लेखक; बैक रो: सैम ड्रेक, ब्रूस मैककॉय। इसके अलावा घटनाओं में भाग लेने वाले स्टीव कोप्स, रोमिल गिल्बर्ट, केन गुडविन और रस लार्सन थे।