Photo credit: NASA

　　2019年7月是阿波羅11號登月50周年。

　　關(guān)于20世紀(jì)人類這次最偉大沒有之一的演出，也許用任何短文紀(jì)念和評論都是可笑的。

　　所以我只是攫取了自己關(guān)注的兩個小角落，分享一下自己的好奇心。

　　一、

　　阿波羅計劃1961年開始的時候，集成電路(芯片)才剛剛發(fā)明兩三年，計算機(jī)還是重達(dá)幾百公斤充滿整個房間的龐然大物。

　　因?yàn)轱w船速度極快，登月艙從月球起飛后還要精準(zhǔn)地和繞月球飛了幾十圈的軌道艙對接，靠人駕駛是不太現(xiàn)實(shí)的，把計算機(jī)裝進(jìn)飛船是當(dāng)時科學(xué)家和工程師挑戰(zhàn)的“不可能任務(wù)”之一。

　　其實(shí)那時的集成電路里面才一兩個晶體管而已，現(xiàn)在手機(jī)的芯片比它多一億倍。即使為了減輕重量(最后只有32公斤)，這個導(dǎo)航計算機(jī)還是用了30000個零件，花了2000人年的手工裝配起來。

                                           導(dǎo)航計算機(jī)設(shè)計極其緊湊和模塊化

　　飛船主要是慣性導(dǎo)航，六分儀、陀螺儀和加速計提供測量數(shù)據(jù)，還有通過望遠(yuǎn)鏡確認(rèn)星星的位置，電腦進(jìn)行實(shí)時分析處理。

　　二、

　　這臺機(jī)器是人類最早的用硅芯片做的計算機(jī)。1963年為它采購的芯片占美國當(dāng)年芯片總產(chǎn)量的60%。這種用邏輯電路組成的CPU是今天我們用的電腦的雛形。

                                                  導(dǎo)航計算機(jī)的邏輯模塊一瞥

　　所以，登月工程極大促進(jìn)了半導(dǎo)體業(yè)的發(fā)展。今天全世界人們的電子化生活，應(yīng)該說都和這個項(xiàng)目有很大關(guān)系。

　　當(dāng)年還沒有我們今天用的這種半導(dǎo)體內(nèi)存和硬盤，那么數(shù)據(jù)存在哪里呢？這是最有意思的部分。

　　導(dǎo)航計算機(jī)的程序有36,864個字組成，紡織女工們用繩子打結(jié)的方式表示0和1，存儲了這些程序。顯然，這種存儲是只讀的，不能改。優(yōu)點(diǎn)也很顯著，就是很結(jié)實(shí)不會壞。

                   繩子Memory被卷到這個模塊里

　　CPU處理需要把程序臨時調(diào)入內(nèi)存，女工們在繩子上套上小鐵環(huán)，通過磁力變化來區(qū)別0和1。登月用的內(nèi)存是2K，比今天手機(jī)內(nèi)存小了一百萬倍。

                                            繩子磁芯 Memory 模塊打開圖

　　三、

　　導(dǎo)航計算機(jī)是由麻省理工學(xué)院開發(fā)的。當(dāng)年的程序也不是像今天的碼農(nóng)這樣敲進(jìn)去的，而都是在紙上手寫的。紙上寫完，再做成穿孔紙帶輸入大型計算機(jī)做驗(yàn)證，最后成功了再給女工們?nèi)ゴ蚪Y(jié)。

　　下圖是展示寫這些程序用了多少紙。全部是匯編語言和一些數(shù)學(xué)算法，總共花了1400人年。從這里看，現(xiàn)在的程序員應(yīng)該感到無比幸福才對。

                                                     Photo credit: MIT

　　阿波羅導(dǎo)航計算機(jī)顯示了其無與倫比的可靠性。在后來的多次登月活動中，幾乎沒有出現(xiàn)任何問題。

　　登月的源代碼有在Github公布，網(wǎng)上也有不少該計算機(jī)的模擬器，有興趣的同學(xué)可以體會一下。

                                  漂亮的人機(jī)界面 Credit:NASA

　　四、

　　最后，我們看一下登月用的相機(jī)：瑞典哈蘇。宇航員在月球上使用的是配備蔡司F5.6鏡頭的哈蘇數(shù)據(jù)相機(jī)，這個相機(jī)在-65°C到120°C都可以正常工作。

                                                   Photo credit: Hasselblad

　　因?yàn)榉祷氐厍虻闹亓吭捷p越好，宇航員拍完照片會把膠片盒取下來，然后把相機(jī)扔掉。五次登月活動總共有12臺哈蘇相機(jī)被遺棄在月球上。

　　最后放一張登月全過程示意圖：