Um amigo me mandou esse texto.
A fonte é do Site Piloto Brasil e achei um texto bem legal.
http://portal.pilotobrasil.com.br
SP!Apollo 11 - O primeiro sistema de navegação (FMC)... uma época que a
genialidade ainda imperava
Muitas pessoas se perguntam, outras nem tanto de como o primeiro sistema de
navegação por instrumentos (o sistema inercial) foi feito, desde a sua
programação da linguagem até os sistemas eletrônicos e memórias que mexiam
os grandes "hardwares" da Apollo XI e dos aviões advindos desta, sistemas
estes criados por grandes gênios.
Era uma época em que não existiam os computadores como os conhecemos hoje,
muito menos programas para escrever linguagens de máquina, tudo era feito
movimentando impulsos e converões de elétrons para mover determinado
hardware (aileron, flap, profundor, etc), através de campos magnetizados com
fios e utilizando circuitos integrados (CIs). Era uma época onde
ainda a genialidade e o real talento imperava, onde desenvolvedores
escreviam pogramas impossivelmente eficientes capazes de levar o homem a
lua. (e você ainda relcama da Banca da Anac).
A tarefa não era fácil. O computador de navegação das naves Apollo era tão
fundamental que dois meses depois de John Kennedy proferir seu famoso
discurso à NASA já estava fechando o contrato de desenvolvimento do sistema
que pilotaria e navegaria, antes sequer de saber como seria o foguete que
ele controlaria.
Para surpresa do Complexo Industrial Americano, o contrato foi para as mãos
do MIT, mais precisamente do laboratório de Instrumentação, liderado por um
sujeito chamado Stark. Certo, era Charles Stark Draper, mas poderia muito
bem ter sido Howard Stark, dado seu currículo.
Ele apenas inventou o *sistema de navegação inercial para aviões*, um
conjunto de giroscópios e acelerômetros que determina com precisão a posição
de uma aeronave, e associado ao piloto automático, ou seja, fazia o que os
Prolines, Garmins e Avidines, etc fazem hoje em dia.
Embrora hoje exista práticos e sofisticados Sistemas de Gerenciamento de
aeronaves como um Proline por exemplo, o princípio do funcionamento é
baseado nos da época das Apollos. O princípio do funcionamneto da época era
baseado no conceito de que um giroscópio, quando em movimento giratório,
mantém a mesma posição, fruto da inércia. Medindo a mudança de ângulo das
estruturas presas ao giroscópio, temos direção. Some isso aos dados dos
acelerômetros e é simples calcular a posição do objeto em relação a seu
ponto de partida. E melhor ainda, giroscópios, funcionam em gravidade zero.
No primeiro grande teste do sistema um avião levando Draper, sua equipe e
jornalistas voaram de Boston até Los Angeles, sem usar referências externas,
somente no automático. Quase no final da viagem o avião fez uma curva
abrupta, o piloto por pouco não assumiu o controle, todo mundo achava que o
sistema tinha pirado.
Não era o caso. Ele estava corrigindo a posição por causa dos ventos fortes,
quando a curva parou o aeroporto de destino estava perfeitamente alinhado
com a proa.
Draper pensou em usar essa mesma tecnologia para orientar a espaçonave, o
que exigiu giroscópios bem mais precisos e duráveis que os existentes. E
esse nem foi o maior problema. Num avião os controles eram simples, um
sistema eletromecânico bastava para o sistema de navegação pilotar. Em uma
nave viajando entre dois mundos, o buraco era muito mais em baixo. Ou em
cima, dependendo de seu referencial.
Era preciso um computador. Isso em uma época onde computador ainda era
sinônimo de algo que ocupava uma sala grande. Tinham que criar uma máquina
funcional que ocupasse o volume máximo de 0,028 metros cúbicos. Qual o
tamanho disso? Um PC desktop dos pequenos.
Produzir esse computador não seria fácil, principalmente em 1961. O jeito
foi apelar pra uma tecnologia recém-inventada, os circuitos integrados. Um
computador usava 4100 CIs, todos idênticos, cada um uma porta lógica NOR.
Isso mesmo, nada de processadores dedicados, o circuito era todo composto de
unidades discretas. Eles literalmente montaram um processador, o que era
compreensível, afinal o microprocessador em um único chip só seria lançado
em 1971, com o Intel 4004.
Nessa brincadeira, no auge do programa Apollo a NASA consumia 60% da
produção americana de chips, mesmo assim ainda havia mais problemas.
Não havia especificação do sistema. Era tudo especificado em tempo de
desenvolvimento. Não se sabia nem se o sistema iria controlar totalmente a
navegação ou apenas auxiliar os astronautas. Os projetistas acabaram
incluindo um backup que se tornou vital: um sextante. Isso mesmo, navegação
pelas estrelas, como os primeiros marinheiros. Primitivo talvez, mas
funcional e não corria o risco de travamento.
Os travamentos nos computadores naquela época também eram uma preocupação,
pois a vida dos astronautas dependeria daquele computador. A solução foi uma
ideia radical: em vez de um sistema de time sharing, com multitarefa
cooperativa, onde cada tarefa entregava o controle de volta ao sistema
operacional, optou-se por um sistema onde havia tarefas cooperativas e um
sistema de interrupções onde tarefas prioritárias eram executadas mesmo que
outras aplicações não houvessem devolvido o controle ao sistema.
Os programas eram escritos em assembly (para quem não conhece, é uma
linguagem de nível de máquina, ou seja interpretada com códigos que somente
o processador entende capaz de transformar BITs em impulsos com algum tipo
de informação que o processador interpreta), com endereçamento de 16 bits e
um conjunto de apenas 11 instruções diferentes, mas como fazer cálculos
complexos em assembler , MIT criou uma máquina virtual com um conjunto de
instruções expandido, com capacidade de cálculo em ponto flutuante e até
operações vetoriais o que permitia processar informações e mexer ao mesmo
tempo com motores, ailerons, profundores da nave.
Essa máquina virtual rodava em tempo real, em cima do computador de
navegação da Apollo.
Especificações
O computador era uma obra-prima de tecnologia, fazendo tudo isso com 2 KB de
RAM e 48 KB de ROM, rodando a um clock interno de 1,024 MHz, sendo usado nas
Apollos IV e VI.
A segunda geração de computadores do sistema de navegação foi construída em
1966 com 2800 CIs cada um com duas portas lógicas NOR, a RAM aumentou pra 4
KB e a ROM para 73 KB.
Obviamente não havia HD, os discos da época eram frágeis e grandes demais. A
ROM era gravada em um negócio genial que, chamado "Memória de Corda".
Eram fios passando através ou em volta de núcleos
magnetizados. O fio passando dentro era um 1, passando fora era um 0, um
conjunto 0 e 1 resultava em um "x" de infomações que era armazenada e
interpretada pelo processador.
Como você já está imaginando, era um inferno escrever um programa, ou tecer,
para ser preciso. Levava meses e qualquer erro significava jogar fora todo o
trabalho, que era conhecido como Método LOL, de Little Old Lady, pois a
maior parte dos funcionários que faziam a tecelagem do software eram
velhinhas.
óbivio que com tudo isso o projeto atrasou, a ponto da NASA nomear um
interventor que foi explicar aos universitários como a banda tocava no mundo
corporativo. Softwares inteiros foram reescritos, a própria função do
sistema de navegação foi reduzida, de primário para auxiliar, e no final uma
versão funcional foi entregue.
O sistema iria utilizar sinais de rádio da Terra como faróis de navegação, o
módulo inercial seria um backup, usado somente em caso de emergência ou
quando não houvesse contato.
O grande teste foi em 1968, com a Apollo VIII. Ao passar por trás da Lua
ficaram sem o sinal de rádio, todo o controle foi feito pelos giroscópios e
pelo software. Ao sairem da sombra o sistema enviou seus dados de telemetria
para a Terra, e bateram com absoluta precisão com os valores calculados pela
NASA.
Em 1969 foi a vez da Apollo XI usar o módulo mais complexo de todo o
sistema, as rotinas de pouso. Em nenhum outro momento uma sequência contínua
tão grande de instruções era necessária. Curioso é que esse módulo foi
escrito quando 2/3 do sistema já estava pronto. O autor foi um jovem de 22
anos em seu primeiro emprego como engenheiro júnior chamado Don Eyles.
Responsabilidade? Imagina!
Durante a descida na superfície lunar, o computador disparou um alerta de
erro, no caso, Erro 1202 (é um código que significava algum tipo de erro no
processamento de alguma tarefa do processador) .
Problema é que na NASA ninguém sabia que diabos era aquilo, e sem idéia da
gravidade, o natural seria abortar o pouso. Quem salvou o dia foi um sujeito
chamado Jack Garman, engenheiro de software e que tinha a única cópia da
lista de erros do sistema.
Ele levantou a mão, disse qual era o erro: overflow, o computador estava
recebendo dados demais e não conseguia processá-los, mas graças ao sistema
de prioridades de tarefas criado por Hal Lanning, as de baixa importância
eram desconectadas enquanto o principal, relacionado ao pouso, era mantido
rodando.
Depois descobriram qual havia sido o erro. A checklist estava errada, Buzz
Aldrin, seguindo as instruções, ligou o radar de retorno, usado para
acoplagem com a cápsula principal. Desnecessário para o pouso, só seria
usado em caso de cancelamento, nunca havia sido testado nos simuladores
enviando dados para o computador principal.
O resto, como dizem, é História. O sistema sofreu várias melhorias,
inclusive a adição da possibilidade de reescrever parte dos programas em
execução, função que foi fundamental para salvar a Apollo XIV, que teve
problemas com um sinal intermitente nos circuitos de abortar o pouso. A 300
mil km de distância Don Eyles orientou os astronautas que entraram com uma
rotina de bypass, em assembler.
O computador de navegação da Apollo se dava ao luxo de ter processamento de
sobra, permitindo até detalhes como converter os dados de sistema métrico
para unidades imperiais, ao gosto dos astronautas.
Fonte: Site PILOTO BRASIL
