Photo credit: NASA

　　2019年7月是阿波羅11號(hào)登月50周年。

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

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

　　一、

　　阿波羅計(jì)劃1961年開始的時(shí)候，集成電路(芯片)才剛剛發(fā)明兩三年，計(jì)算機(jī)還是重達(dá)幾百公斤充滿整個(gè)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(duì)接，靠人駕駛是不太現(xiàn)實(shí)的，把計(jì)算機(jī)裝進(jìn)飛船是當(dāng)時(shí)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(shí)的集成電路里面才一兩個(gè)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(gè)導(dǎo)航計(jì)算機(jī)還是用了30000個(gè)零件，花了2000人年的手工裝配起來(lái)。

                                           導(dǎo)航計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)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(jì)提供測(cè)量數(shù)據(jù)，還有通過(guò)望遠(yuǎn)鏡確認(rèn)星星的位置，電腦進(jìn)行實(shí)時(shí)分析處理。

　　二、

　　這臺(tái)機(jī)器是人類最早的用硅芯片做的計(jì)算機(jī)。1963年為它采購(gòu)的芯片占美國(guó)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(jì)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(shuō)都和這個(gè)項(xiàng)目有很大關(guān)系。

　　當(dāng)年還沒(méi)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(jì)算機(jī)的程序有36,864個(gè)字組成，紡織女工們用繩子打結(jié)的方式表示0和1，存儲(chǔ)了這些程序。顯然，這種存儲(chǔ)是只讀的，不能改。優(yōu)點(diǎn)也很顯著，就是很結(jié)實(shí)不會(huì)壞。

                   繩子Memory被卷到這個(gè)模塊里

　　CPU處理需要把程序臨時(shí)調(diào)入內(nèi)存，女工們?cè)诶K子上套上小鐵環(huán)，通過(guò)磁力變化來(lái)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(wàn)倍。

                                            繩子磁芯 Memory 模塊打開圖

　　三、

　　導(dǎo)航計(jì)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(jì)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(yǔ)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(wú)比幸福才對(duì)。

                                                     Photo credit: MIT

　　阿波羅導(dǎo)航計(jì)算機(jī)顯示了其無(wú)與倫比的可靠性。在后來(lái)的多次登月活動(dòng)中，幾乎沒(méi)有出現(xiàn)任何問(wèn)題。

　　登月的源代碼有在Github公布，網(wǎng)上也有不少該計(jì)算機(jī)的模擬器，有興趣的同學(xué)可以體會(huì)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(gè)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(huì)把膠片盒取下來(lái)，然后把相機(jī)扔掉。五次登月活動(dòng)總共有12臺(tái)哈蘇相機(jī)被遺棄在月球上。

　　最后放一張登月全過(guò)程示意圖：