وقف ديك باتين في ممره في نيو إنجلاند الفاترة قبل الفجر في أكتوبر 1957 ، مما أدى إلى إجهاد عينيه لرؤية سبوتنيك تطير فوقها. جعلت مشاهدة تلك النقطة الصغيرة من الإنارة بصمت عبر السماء قلب قلب باتين. كانت قطعة معدنية من صنع الإنسان تدور حول الأرض!
بالعودة إلى منزله ، تسابق عقل باتين. أوه ، كم تمنى ألا يغادر مختبر MIT للأجهزة قبل عام ونصف. لقد ندم على ذلك منذ اليوم الذي قرر فيه الانتقال إلى ما كان يعتقد أنه مراعي أكثر خضرة. ولكن الآن ، أصبح أسفه عازمًا ثابتًا على العودة إلى المختبر بطريقة أو بأخرى ، لأنه كان يعلم - كان متأكدًا تمامًا دون أدنى شك - أن Doc Draper سيساعده في هذا المشروع الجديد لاستكشاف الفضاء. وأراد باتين الدخول أيضًا.
قام دكتور - الدكتور تشارلز ستارك دريبر - بإنشاء مختبر تعليمي في أوائل الثلاثينات من القرن الماضي لفصوله في علم الطيران في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا. في البداية ، سمح المختبر للطلاب بالحصول على خبرة عملية في أشياء مثل وقود الأسلاك ومقاييس الارتفاع للطائرات ، ولكن مع مرور الوقت أصبح مختبرًا كاملًا ، طور الأجهزة اللازمة لملاحة الطائرات. خلال الحرب العالمية الثانية ، توسع مختبر درابر ، وانتقلوا خارج الحرم الجامعي إلى مصنع ويتمور لتلميع الأحذية القديم عبر خطوط السكك الحديدية في شارع ماساتشوستس في كامبريدج.
أصبح المختبر معروفًا باسم مختبر تطوير الأدوات السرية ، حيث أنتج تطورات تكنولوجية مثل أنظمة التوجيه المبكر والمعدات الجيروسكوبية التي أدت إلى استخدام بندقية مارك 14 التي تستخدمها الأسلحة المضادة للطائرات التابعة للبحرية. تم إنتاج حوالي 85000 من البنادق في شركة تسمى Sperry Gyroscopes ، وبناء سمعة Draper داخل الجيش ومكانته في MIT ، حيث أصبحت حقوق ملكية البنادق مصدرًا رئيسيًا للتمويل للجامعة.
لكن فخر دريبر وفرحه وتركيزه الأساسي جاء في اختراع تطبيق عملي لأدوات القصور الذاتي المتخصصة - الجيروسكوبات ومقاييس التسارع - للقيام بالتنقل الذاتي على متن الطائرة. استنادًا إلى أنظمة توجيه الصواريخ ، أنشأ Draper نظامًا جديدًا يمكن حسابه باستمرار من خلال حساب الموتى لموقع الطائرة واتجاهها وسرعتها. من شأنه أن يلغي الحاجة إلى طرق أكثر صعوبة للملاحة ، مثل الملاحة اللاسلكية أو إرشاد الطيارين للنجوم السماوية لرسم "إصلاح" على الخريطة. مع عدد قليل من المخطوطات والتقدم ، شعر دريبر أن نظامه يمكن أن يتمكن بشكل مستقل من "طيار" طائرات.
في اختبار جريء لتقنيات التوجيه والملاحة والتحكم (GN&C) الخاصة بـ Draper في عام 1953 ، قام هو وسبعة مهندسين آخرين من مختبر MIT Instrumentation (اسمها الجديد بعد الحرب) بالسير إلى الساحل باستخدام معداتهم المرجعية بالقصور الذاتي (SPIRE) تثبيت النظام في الجزء الخلفي من قاذفة B-29. قام SPIRE تلقائيًا بتوجيه رحلة الطائرة ، وهو أول تنفيذ عملي لما يسمى بالملاحة بالقصور الذاتي - وهو نظام مضمن بنفسه يتتبع الموقع ويرسم مسارًا. استقلوا من قاعدة هانسكوم الجوية في ماساتشوستس وسافروا إلى لوس أنجليس ، مع وجود طيار بشري على متن الطائرة للإقلاع والهبوط فقط - وفي حالة فشل النظام. أيضا على اللوحة ، قام الصحفي Eric Sevareid وطاقم فيلمه بتوثيق الرحلة ، وتحدثوا مع Draper على طول الطريق حول الاستخدامات المستقبلية المحتملة لنظام الملاحة الذاتي هذا ، بما في ذلك - ربما يوم واحد - للمركبات الفضائية. بشكل مذهل ، وصلت B-29 بدقة إلى الوجهة الصحيحة ، حتى إجراء التصحيحات الدقيقة الأخيرة للرياح الجانبية. واختتم سيفاريد تقريره بقوله: "ربما لا يمكن القول إن هذه خطوة صغيرة نحو عصر السفر إلى الفضاء".
كان سبب درابر للسفر إلى LosAngeles هو تقديم ورقة حول نظام SPIRE في مؤتمر. أثناء الحديث ، وقف أحدهم وقال ، "هذا سخيف! رد عليها دريبر بهدوء. "حسنا ، لقد سافرت للتو عبر البلاد باستخدامه."
مع الإصدارات الجديدة والمحسنة من SPIRE ، بدأ استخدام أنظمة التوجيه بالقصور الذاتي على السفن والطائرات ، مما أحدث ثورة في السفر الجوي من خلال توفير دقة دقيقة للرحلات الجوية العالمية ، وكانت النظم حاسمة بشكل خاص للصواريخ الباليستية التي تطلق من الغواصات والصواريخ الموجهة في حقبة الحرب الباردة ، وكلاهما بحاجة إلى توجيه أهدافهم بشكل جميل دون اتصالات لاسلكية لأن هذه الإرسالات يمكن أن تكشف عن وجودها. كانت أنظمة GN & C المستندة إلى القصور الذاتي في المختبر مركزية لبرنامج صواريخ الغواصات UGM-27Polaris والصواريخ التي أطلقها أطلس وصواريخ تيتان.
كان درابر نفسه طيارًا ومغامرًا ومثقفًا - دخل الكلية في سن 15 عامًا ، والأسطورة لديها تسجيل في دورات في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا أكثر من أي شخص آخر على الإطلاق. وكان إنسانًا رائعًا للغاية. كل من عرفه وصفه بـ "دوك" ، وأصبح شخصية شبيهة بالأب للكثيرين. يمكن أن يتذكر درابر على الفور أسماء ووجوه مئات الأشخاص الذين عملوا في المختبر على مر السنين ، أو الآلاف من الطلاب الذين قاموا بتدريسهم ، حتى بعد عقود من تخرجهم.
من خلال توجيه المختبر ، جعل Draper الجميع يشعرون بالأهمية ، سواء كانوا المهندس الرئيسي أو السكرتير أو البواب. كان بوب سيمانز من وكالة ناسا طالبًا ودريبرًا من درابر ، حيث عمل في المختبر لمدة خمسة عشر عامًا. وأشار إلى درابر قائلاً: "العمل هنا قد لا يكون لديك مال للأطفال أو الخيول ، لكننا سنستمتع!" قام درابر ببناء زر ضغط تحت مكتبه الذي قام بتنشيط التتابع إلى الساعة الكبيرة في المكتب الرئيسي ، لتحريك العقارب للأمام ساعة واحدة. يشير هذا إلى أن الوقت قد حان الآن لتناول الكوكتيلات ، وستفعل ماري ألين ، سكرتيرة درابر المخلصة ، الأرواح المحفوظة. يمتلك Doc قدرة أسطورية أخرى ، لشرب الجميع تحت الطاولة.
"ميكانيكي إبهام دهني" موصوف ذاتيًا ، يُطلق على درابر مهندسًا غير متجانس ، لأنه يفهم جميع زوايا العمل الذي قام به المختبر. يمكن العثور عليها على أرضية المتجر ، لكنها تمتلك الفطنة للتعامل مع السياسيين أو رؤساء الجيش. فهم درابر الرياضيات والفيزياء المعقدة بشكل حدسي ، ولكن يحمل أيضًا شهادة في علم النفس. كان رجل أعمال بارعًا ، لكن أعظم حبه واهتمامه كان التعليم. هيران قسم الطيران في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا في نفس وقت تشغيل المختبر وكان مسؤولًا أيضًا عن برنامج تعليمي لتدريب الضباط العسكريين على تكنولوجيا التوجيه التي سينفذونها في هذا المجال. أعطت العمليات التعليمية التي قام بإنشائها في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا ومختبر الأجهزة معنى حقيقيًا لشعار معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا ، "رجل وآخرون ،" العقل واليد. لقد مرر أساليب قيادته الرائعة إلى قائمة طويلة من قادة المستقبل.
شاهد المزيد من الصور من مختبر MIT للأجهزة ، والمعروف الآن باسم Draper ، في موقعهم الخاص على الويب "Hack The Moon" بمناسبة الذكرى السنوية الخمسين لأبولو.
وقد أحاط درابر نفسه بأشخاص لامعين آخرين ، حيث بقي العديد من الطلاب السابقين للعمل في المختبر. في الخمسينيات أصبح ديفيد هواج المدير الفني لتطوير أنظمة الإرشاد والبصر ، بينما كان مدير مشروع ميلتون تراجسيرواس. عمل J. Halcombe Laning على جانب الحوسبة ، حيث أنشأ أول مترجم جبري في عام 1953 (أطلق عليه اسم جورج) ، مما أدى إلى التحسينات في Whirlwindcomputer الشهيرة في MIT ، وهي واحدة من أجهزة الكمبيوتر الكبيرة ذات الأنبوب المفرغ ، التي تم تطويرها خلال الحرب العالمية الثانية. انضم باتين إلى الفريق في عام 51 ، وشعر دائمًا أن لانينغ كان صاحبه ، وكذلك صديقًا جيدًا.
تم قضاء أيام باتن الأولى في المعمل في العمل على أنظمة التوجيه المصنفة ، ولكن ، بالطبع ، لا توجد كتب مدرسية حول هذا الموضوع. أصبح كل ما توصلوا إليه في المعمل تقريبًا مادة كتاب مدرسي مستقبلي ، مثل نظام التوجيه Q الخاص بهم ، المسمى بعد مصفوفة أساسية استخلصوها ، والتي شكلت أساسًا لأنواع أنظمة توجيه الحسابات المطلوبة للعمل.
ولكن بعد ذلك ارتكب باتين ما اعتبره دائمًا أسوأ خطأ في حياته ، معتقدًا أنه بحاجة إلى استكشاف آفاق أخرى في خيارات عمله. غادر المختبر للانضمام إلى شركة استشارية ، ولكن انتهى به الأمر إلى عدم الإعجاب تمامًا بالشيء الكامل منذ البداية: لم يكن العمل مثيرًا للاهتمام (قام بمراقبة المخزون) وكان يتطلب سفرًا متكررًا (لم يكن يحب الابتعاد عن عائلته).
من خلال البقاء على اتصال مع HalLaning ، علم باتن - بعد سبوتنيك - بعض التفاصيل حول مركبة فضائية محتملة كان المختبر يتعامل معها ، حيث كان Laning يجري محاكاة حاسوبية بدائية للرحلات الجوية المستديرة إلى كوكب المريخ. كانت تلك المعلومات المغرية هي القشة الأخيرة. اتخذ باتن أفضل قرار في حياته ، بإعادة مختبر MIT Instrumentation.
في عام 1957 ، انضم رسميًا إلى عمل Laning في عقد القوات الجوية لأنظمة توجيه الصواريخ الباليستية ، لكن فقرة صغيرة في العقد تشير إلى أن المختبر يمكن أن يكرس قدرًا صغيرًا من الوقت للبحث والتطوير المستقلين الآخرين فيما يتعلق بالتوجيه. أصبح هذا البحث مركبة فضائية صغيرة تعرف باسم مسبار المريخ. كانت فكرة Laning الأصلية ، حيث كان الجميع تقريبًا يفكرون في الفضاء في تلك الأيام ، لم يكن سيجلس وينتظر أن يُطلب منه تطوير نظام توجيه فضائي ، لقد قرر للتو - بمباركة Doc Draper - للقيام بذلك.
قاد Milt Trageser تصميم المركبة الفضائية ، وجنبا إلى جنب مع Laning و Battin و Eldon Hall و Ralph Ragan وقليل من الآخرين ، قام فريق "الفضاء" الجديد ببناء نموذج خشبي صغير للمركبة الفضائية ، وقام بدراسات حول ما سيستغرقه للتوجيه والملاحة ، وقام بأداء الحسابات الأولية لمسارات المريخ. واكتشفوا أن المسار الأكثر فاعلية للكوكب الأحمر يمكن أن يتم مع تاريخ الإطلاق في ديسمبر 1962 وسيتحول المسبار إلى كوكب المريخ في 15 فبراير 1963. وستأخذ الكاميرا على متن الطائرة صورة واحدة أقرب إلى المريخ - لم يفعلوا لا أريد أن أجعل هذا الشيء معقدًا للغاية وأن نخرب فرصتهم الوحيدة - وسيعود إلى الأرض برحلة مدتها ثلاث سنوات ، وينزل في خليج المكسيك لاستعادة اسطوانة الفيلم. كان التحدي الأكبر هو معرفة تقنيات التوجيه لرحلة من هذا الطول يمكن حسابها فقط على متن المركبة الفضائية. بالتأكيد لا يمكن السيطرة على مركبة تجوب مثل هذه المسافات من الأرض ، على الأقل ليس مع تقنية الراديو المتاحة في ذلك الوقت.
ناقشوا أفكارهم مع علماء الفلك في مرصد سميثسونيان للفيزياء الفلكية في كامبريدج ، الذين أخبروا باتين ولانينج على الفور أنهم مجانين. سأل الفلكيون ، "كيف ستصلون إلى المريخ؟ حتى أنك لا تعرف مكان كوكب المريخ ".
وكانوا على حق. في ذلك الوقت مع الملاحظات الأرضية فقط ، كان عدم اليقين من الموقع المطلق للمريخ في أي وقت معين ، زائد أو ناقص ، 20000 ميل. ولكن ما لم يفهمه علماء الفلك هو Laning و Battin لم يخططوا للاعتماد على القياسات الأرضية. بدلاً من ذلك ، سيتم إجراء القياسات على متن المركبة الفضائية ، مع حساب الملاحة على طول الطريق. قارن باتين المفهوم بالقيادة من بوسطن إلى نيويورك: "لا أحتاج إلى معرفة خط العرض وخط الطول في مدينة نيويورك للوصول إلى هناك". "يمكنني فقط القيادة هناك طالما يمكنني أن أرى إلى أين أذهب. لست بحاجة إلى شخص ما في بوسطن ليخبرني إلى أين أنا وما مدى السرعة التي ينبغي أن أذهب إليها وأين يجب أن أشير. أنا أبحث فقط عن نيويورك وأقودها ".
أدرك فريق Mars Probe أن حاسوبًا صغيرًا على متن الطائرة لتوجيه عمليات المركبات الفضائية سيكون العنصر الأكثر أهمية الذي يمكنهم تصميمه ، ولاختبار أفكارهم ، لجأوا إلى قوة كمبيوتر Whirlwind التابع لمعهد ماساتشوستس للتكنولوجيا. تم وضع هذا الكمبيوتر الضخم في مبنى ضخم ، وقبل تشغيل Whirlwind ، كان على فريق المختبر إبلاغ Powerplant في كامبريدج أولاً ، بسبب الضغط الهائل الذي وضعه الكمبيوتر على النظام الكهربائي في المدينة.
قام الفريق بإدخال حساباتهم بعناية باستخدام شريط مثقب يشبه البطاقة المثقبة ، ولا يتجاوز بعناية كلمات Whirlwind 1.024 ذات 16 بت من الذاكرة. كان هذا أحدث ما توصلت إليه التكنولوجيا في أواخر الخمسينات ، لكن كل هذه القيود جعلت فكرة وضع جهاز كمبيوتر صغير داخل مركبة فضائية صغيرة تبدو بعيدة المنال. بالإضافة إلى ذلك ، ستحتاج إلى العمل بشكل مستمر وخالي من العيوب خلال الرحلة التي تستغرق ثلاث سنوات بالكامل - لا توجد إصلاحات أثناء الطيران أو روابط البيانات - وسيكون عليها تحديد مكانها باستمرار ، ومتى كانت بحاجة للتعويض بتعديلات اتجاهية يتم إجراؤها بواسطة القليل تسمى الجيروسكوبات عجلات الزخم الزاوي.
لقد اكتشفوا كيفية جعلها مجدية. تمت إدارة العملية الذاتية الشاملة على متن الطائرة بواسطة كمبيوتر رقمي صغير للأغراض العامة ، تم تكوينه بواسطة مصممه ، عضو المختبر ريموند ألونسو. لم يكن بحاجة إلى الكثير من الطاقة باستثناء أوقات عرضية لحسابات عالية السرعة. كانت الميزة الفريدة لهذا الكمبيوتر هي ذاكرة سلكية ، للقراءة فقط ، غير قابلة للمحو تسمى نواة حبل ، وهي تكوين يستخدم أسلاكًا مترابطة داخل وخارج حلقات مغناطيسية صغيرة. حلقة ، أو قلب ، بسلك ملولب من خلال المركز يمثل حلقة واحدة ؛ يمثل corerepreper فارغة. شكل نمط الأسلاك الأصفار والأصفار لبرنامج كمبيوتر سلكي.
كان تصميمهم رائعًا ووثائقهم شاملة. في يوليو 1959 ، قاموا بتجميع مجموعة من أربعة مجلدات من الأوصاف والتفاصيل والمخططات حول المركبة الفضائية الصغيرة والكمبيوتر الصغير ونظام GN&C. ما لم يكن الفريق يعرفه في ذلك الوقت ، على الرغم من عملهم المبتكر ، فإن مسبار المريخ المحبوب لن يحلق أبدًا. لكن كل شيء قاموا بتصميمه واختباره وحسابه لهذا الكمبيوتر الصغير بعيد المنال سيتحول قريبًا إلى الكمبيوتر التوجيهي لمركبة أبولو الفضائية.
التالي: الجزء الثاني: كيف طور فريق معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا كمبيوتر أبولو الإرشادي
