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El Sistema de Guía de Aborto del Apolo ( AGS , también conocido como Sección de Guía de Aborto ) era un sistema informático de respaldo que proporcionaba capacidad de aborto en caso de fallo del sistema de guía principal del Módulo Lunar ( Apolo PGNCS ) durante el descenso, el ascenso o el encuentro. Como sistema de aborto, no proporcionaba guía para un alunizaje. [ 1 ]
El AGS fue diseñado por TRW independientemente del desarrollo del ordenador de guiado del Apolo y del PGNCS .
Fue el primer sistema de navegación en utilizar una Unidad de Medición Inercial ( IMU) fija en lugar de una IMU giroestabilizada con cardán (como la que utilizaba el PGNCS ). [ 2 ] Aunque no era tan precisa como la IMU con cardán, proporcionaba una precisión satisfactoria con la ayuda del telescopio óptico y el radar de encuentro . Además, era más ligera y de menor tamaño.
Descripción
El sistema de guía de aborto incluía los siguientes componentes: [ 3 ]
- Ensamblaje electrónico de aborto (AEA): la computadora AGS
- Conjunto de sensor de aborto (ASA): una IMU simple de montaje fijo
- Ensamblaje de entrada y visualización de datos (DEDA): la interfaz del astronauta, similar a la de DSKY.
El ordenador utilizado fue el MARCO 4418 (MARCO significa Man Rated Computer, ordenador para uso humano), cuyas dimensiones eran 12,7 x 20,3 x 60,33 centímetros (5 x 8 x 23,75 pulgadas); pesaba 14,83 kg (32,7 libras) y requería 90 vatios de potencia. Debido a que la memoria tenía acceso en serie, era más lenta que la AGC, aunque algunas operaciones en AEA se realizaban igual o más rápido que en AGC.
El ordenador tenía las siguientes características:
- Tenía 4096 palabras de memoria de núcleo magnético con un tiempo de ciclo de 5 microsegundos . Las 2048 palabras inferiores eran memoria borrable (RAM), las 2048 palabras superiores servían como memoria fija (ROM), con un solo cable de detección que solo pasaba por cero núcleos. [ 4 ] : pág. 5 La memoria fija y la borrable estaban construidas de manera similar, por lo que la proporción entre la memoria fija y la borrable era variable.
- Era una máquina de 18 bits, con 17 bits de magnitud y un bit de signo . Las direcciones tenían 13 bits de longitud; el bit más significativo (MSB) indicaba el direccionamiento por índice.
- Las palabras de datos estaban en complemento a dos y en formato de punto fijo .
Registros
La AEA tiene los siguientes registros: [ 4 ]
- A: Acumulador (18 bits)
- M: Registro de memoria (18 bits), almacena datos que se transfieren entre la computadora central y la memoria.
- P: Registro de cociente multiplicador (18 bits), almacena la mitad menos significativa del resultado después de la multiplicación y la división . También se puede utilizar como extensión del acumulador.
- Registro de índice (3 bits): se utiliza para el direccionamiento de índices.
Otros registros incluyen:
- Registro de direcciones (12 bits): almacena la dirección de memoria solicitada por el ordenador central.
- Registro de código de operación (5 bits): almacena el código de instrucción de 5 bits durante su ejecución.
- Contador de programa (12 bits)
- Contador de ciclos (5 bits): controla las instrucciones de cambio
- Temporizadores (2 registros): generan las señales de control de temporización.
- Registros de entrada: 13 registros. Muchos de los registros de entrada tenían contadores para integrar pulsos de los sistemas de aborto y de guía primaria. [ 4 ]
Conjunto de instrucciones
El formato de instrucción AEA constaba de un código de instrucción de cinco bits , un bit de índice y una dirección de 12 bits.
El ordenador tenía 27 instrucciones:
ADD: El contenido de la ubicación de memoria se agrega al acumulador A. El contenido de la ubicación de memoria permanece sin cambios.
ADZ(Suma y puesta a cero) : El contenido de la memoria se suma al acumulador A. El contenido de la memoria se pone a cero.
SUB(Restar) : El contenido de la memoria se resta del acumulador A. El contenido de la memoria permanece sin cambios.
SUZ(Resta y puesta a cero) : El contenido de la memoria se resta del acumulador A. El contenido de la memoria se pone a cero.
MPY(Multiplicar) : El contenido del acumulador A se multiplica por el contenido de la memoria. La parte más significativa del producto se coloca en el acumulador A, y la parte menos significativa se coloca en el registro Q.
MPR(Multiplicar y redondear) : Idéntico a MPYla instrucción, la parte más significativa del producto en el acumulador A se redondea sumando uno al contenido del acumulador A si el bit 1 del registro Q es igual a uno.
MPZ(Multiplicar y poner a cero) : Idéntico a MPRla instrucción, el contenido de la memoria se pone a cero.
DVP(División) : El contenido del acumulador A y del registro Q que forman un dividendo se divide entre el contenido de la memoria. El cociente se coloca en el acumulador A y se redondea, a menos que el redondeo provoque un desbordamiento.
COM(Acumulador de complemento) : El contenido del acumulador A se reemplaza por su complemento a dos. Si el contenido del acumulador A es positivo, cero o menos uno, el contenido permanece sin cambios.
CLA(Borrar y agregar) : El acumulador A se carga desde la memoria. El contenido de la memoria permanece sin cambios.
CLZ(Borrar, Sumar y Poner a cero) : Similar a CLAla instrucción; el contenido de la memoria se pone a cero.
LDQ(Cargar registro Q) : El registro Q se carga con el contenido de la memoria. El contenido de la memoria permanece sin cambios.
STO(Almacenar acumulador) : El contenido del acumulador A se almacena en la memoria. El contenido del acumulador A permanece sin cambios.
STQ(Almacenar registro Q) : El contenido del registro Q se almacena en la memoria. El contenido del registro Q permanece sin cambios.
ALS N(Desplazamiento aritmético a la izquierda) : El contenido del acumulador A se desplaza N lugares a la izquierda.
LLS N(Desplazamiento a la izquierda prolongado) : El contenido del acumulador A y los bits 1 a 17 del registro Q se desplazan a la izquierda como un registro N posiciones. El signo del registro Q se ajusta para que coincida con el signo del acumulador A.
LRS N(Desplazamiento largo a la derecha) : Similar a LLS, pero el contenido se desplaza a la derecha N lugares.
TRA(Transferencia) : La siguiente instrucción se toma de la memoria.
TSQ(Transferir y establecer Q) : El contenido del registro Q se reemplaza con un campo de dirección establecido en uno mayor que la ubicación de la TSQinstrucción. La siguiente instrucción se toma de la memoria.
TMI(Transferencia en acumulador negativo) : La siguiente instrucción se toma de la memoria si el contenido del acumulador A es negativo. De lo contrario, se toma la siguiente instrucción en secuencia.
TOV(Transferencia por desbordamiento) : Si el indicador de desbordamiento está activado, la siguiente instrucción se toma de la memoria.
AXT N(Dirección al índice) : El registro de índice está configurado en N.
TIX(Prueba de índice y transferencia) : Si el registro de índice es positivo, se decrementa en uno y la siguiente instrucción se toma de la memoria.
DLY(Retardo) : La ejecución se detiene hasta que se recibe una señal de temporización. La siguiente instrucción se toma de la memoria.
INP(Entrada) : El contenido del registro de entrada especificado por la dirección se coloca en el acumulador A. El registro de entrada se pone a cero o permanece sin cambios (dependiendo del registro seleccionado).
OUT(Salida) : El contenido del acumulador A se coloca en el registro de salida especificado por la dirección.
Software
Las primeras ideas de diseño del Sistema de Guía de Aborto no incluían el uso de una computadora, sino un secuenciador sin capacidad de navegación. Esto sería suficiente para colocar el Módulo Lunar en órbita lunar, donde la tripulación esperaría el rescate por parte del Módulo de Servicio y Combate Apolo . Un diseño posterior incluyó una computadora digital para proporcionar cierta autonomía. [ 2 ]
El software AGS fue escrito en lenguaje ensamblador LEMAP, que utiliza las 27 instrucciones descritas anteriormente y un conjunto de pseudooperaciones utilizadas por el ensamblador.
El ciclo de cálculo principal duraba 2 segundos. Este ciclo de 2 segundos se dividía en 100 segmentos, cada uno de los cuales tenía una duración de 20 ms . Estos segmentos se utilizaban para cálculos que debían recalcularse cada 20 ms (como el procesamiento de señales de la IMU, la actualización de los datos de enlace descendente del PGNCS, la actualización de los cosenos directores , etc.).
También había una serie de cálculos que debían realizarse cada 40 ms (comandos del motor, muestreo de señales externas , control de actitud , etc.).
Se realizaron otros cálculos cada 2 segundos y estas ecuaciones se dividieron en grupos más pequeños para que pudieran recalcularse durante el tiempo restante (es decir, no utilizado) de segmentos de 20 ms (por ejemplo, procesamiento de datos de radar, cálculo de parámetros orbitales, cálculo de secuencia de encuentro, calibración de sensores IMU, etc.) [ 5 ]
El software para AGS fue revisado muchas veces para encontrar errores de programación y reducir su tamaño. Existen algunas versiones conocidas del software que se utilizaron para pruebas con y sin tripulación. [ 6 ]
Interfaz de usuario
La unidad de interfaz de usuario del AGS se denominaba DEDA ( Data Entry and Display Assembly ). Su función era la entrada y lectura de datos del AGS. Algunas de las funciones del sistema estaban integradas en DEDA, a diferencia del DSKY utilizado por el AGC.
DEDA tenía los siguientes elementos:
- Teclas numéricas del 0 al 9
- Tecla de signo + y -
- Tecla CLR: borra la pantalla de entrada y apaga la luz OPR ERR.
- Tecla ENTER: para introducir datos/direcciones.
- Tecla READOUT: lee los datos de la dirección especificada y muestra los datos actualizados cada medio segundo.
- Mantener pulsada la tecla: detiene la salida continua de datos.
- Luz OPR ERR: indica error del operador
- Las pantallas se utilizan para introducir y leer los datos.
Uso de AGS
Existen pocas descripciones reales del uso del AGS, ya que nunca fue necesario abortar el aterrizaje durante las misiones Apolo. En caso de fallo del sistema principal de guiado, navegación y control del módulo lunar , el AGS podría utilizarse como fuente de respaldo de información sobre la velocidad de descenso si la tripulación decidía proceder con el aterrizaje. [ 7 ] Sin embargo, hubo cuatro casos en los que el AGS se utilizó realmente.
Su primer uso fue para probar la etapa de descenso del Módulo Lunar en vuelo orbital terrestre durante la misión Apolo 9. [ 8 ] Se utilizó nuevamente en la misión Apolo 10 , después de la separación de la etapa de descenso del Módulo Lunar antes del encendido del APS. Una configuración incorrecta del interruptor [ 9 ] que dejó el AGS en modo Automático en lugar de en modo de Mantenimiento de Actitud provocó una desviación rápida y pronunciada en la actitud momentos antes de la separación de etapas. [ 10 ] La situación se controló rápidamente.
El siguiente uso del AGS fue durante la fase de ascenso lunar de la misión Apolo 11 , cuando la tripulación del LM realizó una secuencia de maniobras de encuentro que resultaron en el bloqueo del cardán ; posteriormente, el AGS se utilizó para adquirir el control de actitud. [ 3 ]
El AGS desempeñó un papel crucial en el regreso seguro del Apolo 13 después de que la explosión de un tanque de oxígeno dejara inutilizado el Módulo de Servicio y obligara a los astronautas a usar el Módulo Lunar como "bote salvavidas". El suministro de energía eléctrica y agua en el Módulo Lunar era limitado, y el Sistema Primario de Guía y Navegación consumía demasiada agua para la refrigeración. Como resultado, tras una importante ignición del motor de descenso del Módulo Lunar dos horas después de su máximo acercamiento a la Luna para acortar el viaje de regreso, el AGS se utilizó durante la mayor parte del regreso, incluyendo dos correcciones de trayectoria a mitad de camino. [ 11 ] pp. III-17,32,35,40
Referencias
- ↑ "Capítulo dos: Computadoras a bordo de la nave espacial Apolo" . Computadoras en vuelos espaciales: La experiencia de la NASA (Informe). NASA . Consultado el 11 de diciembre de 2022 .
- 1 2 Computadoras en vuelos espaciales: La experiencia de la NASA -- Capítulo dos: Computadoras a bordo de la nave espacial Apolo
- 1 2 El Sistema de Guía de Aborto (AGS)
- 1 2 3 "Abortar ensamblaje electrónico - Referencia de programación" (PDF) .
- ↑ Bettwy, TS, Informe TRW 05952-6076-T009, 25 de enero de 1967, págs. 12-29, "Descripción narrativa de las ecuaciones de vuelo del LM AGS"
- ↑ Evolución del software de vuelo
- ↑ Diario del vuelo lunar del Apolo 14: Aterrizaje en Fra Mauro
- ↑ "Apolo 9" .
- ↑ Informe de la misión Apolo 10
- ↑ "Diario de vuelo del Apolo 10 - Día 5, parte 20: Una sorpresa en la fase de preparación" .
- ↑ Informe de operaciones de la misión Apolo 13, 28 de abril de 1970
- Hardware del programa Apolo
- Ordenadores de guía