Photo credit: NASA

　　2019年7月是阿波羅11號登月50周年。

　　關于20世紀人類這次最偉大沒有之一的演出，也許用任何短文紀念和評論都是可笑的。

　　所以我只是攫取了自己關注的兩個小角落，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，計算機還是重達幾百公斤充滿整個房間的龐然大物。

　　因為飛船速度極快，登月艙從月球起飛后還要精準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)實的，把計算機裝進飛船是當時科學家和工程師挑戰(zhàn)的“不可能任務”之一。

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

                                           導航計算機設計極其緊湊和模塊化

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

　　二、

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

                                                  導航計算機的邏輯模塊一瞥

　　所以，登月工程極大促進了半導體業(yè)的發(fā)展。今天全世界人們的電子化生活，應該說都和這個項目有很大關系。

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

　　導航計算機的程序有36,864個字組成，紡織女工們用繩子打結的方式表示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)點也很顯著，就是很結實不會壞。

                   繩子Memory被卷到這個模塊里

　　CPU處理需要把程序臨時調入內存，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。登月用的內存是2K，比今天手機內存小了一百萬倍。

                                            繩子磁芯 Memory 模塊打開圖

　　三、

　　導航計算機是由麻省理工學院開發(fā)的。當年的程序也不是像今天的碼農這樣敲進去的，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做驗證，最后成功了再給女工們去打結。

　　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)學算法，總共花了1400人年。從這里看，現(xiàn)在的程序員應該感到無比幸福才對。

                                                     Photo credit: MIT

　　阿波羅導航計算機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的模擬器，有興趣的同學可以體會一下。

                                  漂亮的人機界面 Credit:NASA

　　四、

　　最后，我們看一下登月用的相機：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，這個相機在-65°C到120°C都可以正常工作。

                                                   Photo credit: Hasselblad

　　因為返回地球的重量越輕越好，宇航員拍完照片會把膠片盒取下來，然后把相機扔掉。五次登月活動總共有12臺哈蘇相機被遺棄在月球上。

　　最后放一張登月全過程示意圖：