Blick in die Apollo-Computer (3/3):
Wir bauen uns eine Mondlandekapsel!

Die Bordcomputer der Apollo-Missionen («AGC») waren sehr ungewöhnlich – Hard- und Software wurden wortwörtlich handgestrickt, und dann eingegossen. Wer möchte, kann sie übrigens zwar nicht original, aber doch funktionsidentisch in Hard- oder Software nachbauen.

Belegung der Display/Keyboard-Einheit des AGC (Bild: NASA)Hersteller des AGC war das Massachusetts Institute of Technology (MIT), die ICs steuerte der amerikanische Halbleiter-Militärlieferant Raytheon bei. Die Computer bauten auf NOR-Gattern mit je drei Eingängen auf, welche in Widerstands-Transistor-Logik (abgekürzt RTL) aufgebaut waren. Diese ging der Dioden-Transistor-Logik (DTL) und Transistor-Transistor-Logik (TTL) voraus. Letztere ist heute am bekanntesten, da sie zwar im Vergleich zur später eingeführten CMOS-Technik höheren Strombedarf, doch auch höhere Geschwindigkeiten aufweist. RTL-Logik war dagegen noch eine ursprünglich diskret aufgebaute Technik, die für die Raumfahrt lediglich aus Platz- und Zuverlässigkeitsgründen in ICs verlagert wurde. Die AGCs wurden dazu aus ersten raumflugtauglichen Computernavigationssystemen weiterentwickelt, welche die US-Atomraketen Polaris und Minuteman steuerten.

Die Mondlandung 1969 (Bilder: NASA)
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Es gab zwei Bauweisen der AGC, Block I mit 4100 ICs mit je einem Dreifach-NOR-Gatter in TO47-Gehäusen und Block II mit jeweils zwei dieser Gatter in einem IC im kleineren Flatpack-Gehäuse. Durch die Platzersparnis konnte die Gatteranzahl des AGC Block II auf 5600 erhöht werden, zudem waren die Flatpack-Gehäuse zuverlässiger. Block I wurde nur bis 1966 benutzt, also in keiner bemannten Mondmission, mit Apollo 7 kam Block II, der nun auf allen Mondmissionen bis Apollo 17 verwendet wurde. Die Chips waren nicht auf Platinen verlötet, sondern in Wire-Wrap-Technik verdrahtet und die Baugruppe anschliessend noch in Epoxydharz vergossen, da dies höhere Zuverlässigkeit versprach.

Die Rechner benutzen 16-Bit-Zahlen, wovon ein Bit für das Vorzeichen und eines für die Paritätsprüfung abging, RAM und ROM hatten eine Kapazität von 2 KByte bzw. 48 KByte im Block I und 4 KByte bzw. 64 KByte im Block II. RAM und ROM waren als Ringkernspeicher ausgeführt, wobei beim ROM das Durchführen des Drahtes durch den Ringkern oder an ihm vorbei bestimmte, ob das betreffende Bit eine 1 oder 0 sein sollte. Dass das ROM ebenfalls als Ringkernspeicher ausgeführt war, ist eine Spezialität des AGC, hier konnten bis zu 64 Drähte durch einen Kern gefädelt werden, was Platz sparte, beim RAM natürlich nur einer. Die im ROM gespeicherte Software wurde also von einer Damenriege wortwörtlich «handgestrickt» bzw. «eingefädelt» und konnte später nicht mehr geändert werden. Sie musste Monate vor der Verwendung programmiert werden und absolut fehlerfrei sein – zumindest «Verdrahtungsfehler» konnten in Tests zwar ermittelt werden, doch dann war der Speicher wertlos und musste neu gebaut werden.

Die Taktfrequenz des AGC betrug 1,024 MHz. In Assembler programmiert, waren immerhin acht gleichzeitig (Multitasking) laufende Prozesse möglich. Der AGC benötigte 2,5 A bei einer Versorgungsspannung von 28 V.

Apollo-Computer und Mondlandung nachempfinden

Wer sich in das Thema vertiefen möchte, kann im WWW einerseits auf AGC-Simulationen zurückgreifen. Andererseits kann er die AGC-Hardware nachbauen – natürlich nicht mit Originalbauteilen, doch mit äquivalenter Funktion. Für etwa 3000 US-Dollar hat John Pultorak hier den AGC Block I mit LS-TTL-ICs nachgebaut. NASA-Originalschaltbilder des AGC sind ebenfalls im Web zu finden.

Die Landung der Mondfähre selbst inklusive der Bedienung des AGC kann wiederum mit dem Spiel «3D Eagle Lander» nachgespielt werden – nicht als grüne Vektorgrafik, wie auf den ersten Computerspielen, sondern in Farb- und 3D-Grafik. Eine Version mit den letzten Minuten der Apollo-11-Landung ist kostenlos; für knapp 25 US-Dollar ist eine erweiterte Version des 3D Eagle Landers verfügbar.

Auch das komplette Handbuch des S-Band-Funksystems (2,2 GHz), das auf den Apollo-Missionen verwendet wurde, ist als 27 MB grosse PDF-Datei online verfügbar. Wer wiederum mehr von den eigentlichen Mondlandungs-Missionen Apollo 11 bis Apollo 17 sehen will, kann bei der NASA eigens zusammengestellte Missionsseiten mit den Original-Funkprotokollen, Fotoaufnahmen und vielen anderen interessanten Erinnerungsstücken einsehen.

 

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