CBunny

Если фраза «один маленький шаг для человека» стала символом американского космического триумфа для всего мира, то бортовой навигационный компьютер AGC стал символом этого триумфа для инженеров и программистов. Именно благодаря ему зародилась Кремниевая долина, определившая технологический облик конца XX и начала XXI века.

Производство электроники для Apollo стало первым массовым заказом интегральных схем в истории: в 63 году на нужды программы шло 60% всех выпускаемых микросхем. Этот заказ превратил Fairchild Semiconductor (будущего «родителя» Intel) из стартапа в крупнейшего производителя микроэлектроники своего времени, с большим отрывом обгоняя Texas Instruments.

Сначала интегральные схемы не казались привлекательной технологией: они были значительно дороже дискретных компонентов, а в их надёжности сомневались даже инженеры. Массовый государственный заказ сделал возможным приток инвестиций и снижение себестоимости. А успех Аполлона и безотказная работа электроники в суровых космических условиях стали лучшей рекламой. Без этого массовая микроэлектроника появилась бы в мире гораздо позже.

Так начиналась новая эпоха — не только в железе, но и в программировании. Термин software engineering вошел в обиход, именно благодаря Маргарет Гамильтон, руководившей разработкой ПО для AGC и стремившейся подчеркнуть, что программирование — это полноценная и самостоятельная инженерная дисциплина.

И это не считая того, что AGC содержал первую операционную систему реального времени с вытесняющей многозадачностью, а также программную виртуальную машину (прообраз современного микрокода) — для выполнения сложных математических операций. Вдобавок к этому — впервые использовался высокоуровневый компилятор (для алгебраических выражений).

Для управления столь сложной миссией потребовалось немало электроники — по меркам своего времени. Сложные вычислительные блоки были в каждом компоненте программы Аполлон: Launch Vehicle Digital Computer (LVDC) — в ракете-носителе Saturn V, Apollo Guidance Computer (AGC) — в командном и лунном модулях, с разными программами для каждого. На случай аварийной ситуации в лунном модуле предусматривалась резервная система — Abort Guidance System (AGS), задачей которой было лишь одно: вернуть астронавтов домой.

Ну а теперь — обо всём по порядку.

Saturn V, или самая большая пороховая бочка в истории

Всё управление этой трёхступенчатой махиной высотой с 36-этажный дом было сосредоточено в кольцевом отсеке третьей ступени — Instrument Unit. Мозгом ракеты служил Launch Vehicle Digital Computer (LVDC), связанный с другими системами через адаптер LVDA. Он координировал работу с:

• инерциальными сенсорами ST-124 (IMU)

• отдельным аналоговым Flight Control Computer (FCC) — управлявшим вектором тяги

• радиокоммуникационной системой для приёма команд с Земли

• пиропатронами, разделяющими ступени в нужный момент

Если LVDC был мозгом ракеты, то FCC — её вестибулярный аппарат. Полностью аналоговый, исключительно надёжный вычислитель, отвечавший за ориентацию ракеты и управление вектором тяги. Для отказоустойчивости он был реализован с тройной избыточностью: три параллельных канала выполняли одни и те же расчёты, а результат выбирался по принципу мажоритарного голосования — по совпадению двух из трёх сигналов.

Независимо от основного компьютера работала система аварийного спасения (Emergency Detection System, EDS). Её задача — мгновенно реагировать на критические отклонения ракеты и запуск системы спасения экипажа.

Launch Vehicle Digital Computer (LVDC)

Компьютер, управлявший всеми этапами полёта ракеты, представлял собой «бутерброд» из трёх блоков: логического, памяти и адаптера ввода-вывода (LVDA), соединённых в герметичном корпусе (у LVDA был собственный корпус). При всей своей важности по производительности он едва дотягивал до Arduino, а весил при этом 214 фунтов (97,1 кг) и потреблял 137 Вт.

Блок логики выглядел как «серверная стойка» из 18 × 5 = 90 функциональных модулей (Page Assembly). Все модули делились на пять групп (каналов): 1, 2 и 3 — полностью идентичные для тройной избыточности, 4 и 5 — вспомогательная логика ввода-вывода и принятия решений (Disagreement Detectors, DD).

Каждый Page Assembly состоял из до 30 Unit Logic Devices (ULD) — небольших керамических модулей размером 7,6 × 8 мм, каждый из которых содержал один логический элемент (стандартную «ячейку», если угодно) на четырёх кремниевых кристаллах с прецизионными толстоплёночными резисторами. Всего применялся 51 тип таких элементов. Разработанные IBM специально для космоса, ULD отличались высокой надёжностью, точностью и возможностью модульной замены, в отличии от ранних интегральных схем.

К сожалению, до нас дошла лишь часть документации по LVDC — в частности, почти нет сведений о том, как IBM производила ULD, только высокоуровневые отчёты. Поэтому энтузиасты занимаются реверс-инжинирингом логики LVDC.

Saturn V Launch Vehicle Digital Computer (LVDC) Circuit Board

LVDC поддерживал до восьми модулей ферритовой памяти, каждый ёмкостью 4096 слов по 28 бит (26 бит данных + 2 бита чётности). Максимальная конфигурация давала 32 768 слов — примерно 96 КБ.

Каждый модуль весил около 5 фунтов (2,3 кг) и содержал стек из 14 плоскостей ферритовых колец размером 128 × 64 ячейки, вместе с вспомогтальеной логикой (для выбора нужной ячейки) и усилителей сигналов.

Через каждое кольцо диаметром 0,8 мм вручную протягивались четыре провода: X, Y, Sense и Inhibit. Всего в одном модуле насчитывалось 114 688 колец.

Очень подробно про устройство и функционирование модулей памяти LVDC и русский перевод.

Программы для LVDC до нас дошли тоже не все, точнее способ написания прогррамы для LVDC сильно отличался и поэтому у нас есть только набор отрывков для разных миссий. В отличие от AGC, где весь код был единым целым, в LVDC программы были модульными, с соглашением по какому адресу находятся «интерфейсы» того или иного модуля. Разработчик модуля мог никогда не видеть кода другого модуля и не представлять как он работал. Подчерк IBM — подход к проектированию ПО, повторяет модульный подход к проектированию железа.

Pings из космоса

Вся электронная часть кокпита лунного и командного модулей называлась: Primary Guidance, Navigation, and Control System (PGNCS), произносилась — пингс 🙃

Она включала:

• коммуникационные VHF-транспондеры и приёмо-передатчики телеметрии

• систему радаров

• инерциальную навигационную систему (IMU): акселерометр и оптический звездный навигатор

• управление двигателями и системой ориентации (RCS)

• навигационную панель с необходимой информацией

• клавиатуру и дисплей — Display and Keyboard (DSKY), произносилось —DIS-kee

В центре всего этого находился и управлял всем — Apollo Guidance Computer (AGC).

Компьютером был цельнометаллический блок весом 32 кг, который крепился к плите с водяным охлаждением (обычная космическая практика) и «пользовательский интерфейс» — Display and Keyboard (DSKY), который представлял собой цифровую клавиатуру и электролюминесцентные 7-сегментные 5-разрядные индикаторы.

Астронавты вводили команды с помощью цифровых кодов в последовательности «глагол (verb) – существительное (noun)», например «отобразить скорость». Пятиразрядные дисплеи показывали значения трёх регистров — в десятичном формате со знаком ± или в восьмеричном без знака. Такой богатый интерфейс и астронавты должны были знать все команды, параметры и программы наизусть.

Подробный отчёт [pdf] о внутреннем устройстве DSKY и инструкции по воссозданию реплики. Документация NASA по командам и индикации интерфейса.

Внутренне AGC представлял собой два блока из заменяемых модулей. Первоначально сомневались в надёжности интегральных схем, поэтому требовалась заменяемость и ремонтопригодность — предполагалось, что астронавты смогут проводить замену прямо в космосе (например, из двух AGC собрать один 🙂). Впоследствии это требование из ТЗ убрали.

Верхний блок был блоком памяти: справа располагался 72КБ ROM, чёрные модули — 4КБ RAM, остальное — служебные драйверы памяти. Нижний блок содержал логику и интерфейс ввода-вывода.

Для AGC потребовалось 4100 NOR-вентилей, 3 000 интегральных схем и 17 000 транзисторов. Это составляло 60% всех интегральных схем, произведённых в США в период с 1962 по 1967 год. При тактовой частоте 1 МГц (внешний источник — 2 МГц) его производительность достигала 14 245 операций с плавающей точкой в секунду (FLOPS), при энергопотреблении 55 Вт. Для сравнения, более тяжёлый и энергоёмкий LVDC (в 2,5-3 раза по весу и потреблению) выполнял 12 190 инструкций в секунду.

Отчасти это стало возможным благодаря миниатюризации интегральных схем, а отчасти — использованию неизменяемой памяти (ROM), которую прошивали вручную. Процесс занимал около восьми недель машинно-ручного труда. Для этого была создана специальная «швейная машина», которая считывала данные с перфоленты и точно позиционировала ферритовое кольцо. Затем вручную через каждое кольцо продевали 192 провода считывания (sense wires), кодируя единицу, или обходили кольцо — кодируя ноль. Эта обеспечивало самую высокую плотность хранения данных того времени.

Abort Guidance System (AGS)

Лунный модуль отличался от командного тем, что кроме основного AGC в нём был второй резервный компьютер — Abort Guidance System (AGS), предназначенный для аварийных ситуаций. Забавно, что изначально AGS называлась «Backup Guidance System» (резервная система навигации), но её аббревиатуру (BUGS) сочли слишком неудачной.

AGS был полностью независимым компьютером, напрямую связанным с инерциальной навигационной системой (IMU), двигателями и датчиками аварийной системы — Abort Sensor Assembly (ASA). А для взаимодействия с экипажем он имел собственный интерфейс ввода-вывода — Data Entry and Display Assembly (DEDA).

Разрабатывался он также независимо — в итоге каждая вычислительная система имела собственную архитектуру и проектировалась разными организациями:

• LVDC — IBM

• AGC — MIT Instrumentation Lab

• AGS — TRW

Во время Apollo-10 AGS чуть не привёл к аварии при сближении с Луной — из-за ошибки в процедурах экипажа. В этой миссии посадка не планировалась, проводилось лишь тестирование полёта лунного модуля. На высоте около 100 м над поверхностью командир Том Стаффорд по ошибке переключил AGS в режим «наведение на CM» вместо «удержания ориентации», из-за чего система резко развернула LM в сторону командного модуля.

Понять скромные масштабы модулей, в которых жили астронавты, можно по тренажёру: здесь в центре виден DSKY, а правее его, рядом с джойстиком — DEDA.

Наследие

Хотя эпоха «Аполлонов» давно осталась в прошлом, но её наследие сегодня выливается во множество хобби и образовательных проектов.

Восстановление оригинального AGC

Apollo Guidance Computer Restoration (43 videos)

Marc Verdiell: Restoring the Apollo Guidance Computer

Virtual AGC

С 2003 года энтузиасты собирают и оцифровывают документацию, схемы и исходный код для компьютеров «Аполлона». Благодаря этому сегодня можно запустить в эмуляторе оригинальные программы миссий — от Apollo 7 до Apollo 17. Для AGC есть даже verilog модель всей логики (привет FPGA версии). Это используют для обучения будущих инженеров, интеграции в игры и 3D-симуляции и просто экспериментов. Исходники и вся документация на GitHub проекта. И конечно вселенная не может существовать без версии на Rust 🙂

DSKY реплики

DIY-сообщество создало множество проектов по воссозданию DSKY — в первую очередь потому, что их можно подключить к Virtual AGC и по-настоящему «полетать» на «Аполлоне»:

• Реплика на Raspberry Pi с эмулятором yaAGC — компактный и доступный вариант для домашнего стенда.

• DSKY-matic — максимально близкий к оригиналу по внешнему виду.

• Реплика с электролюминесцентным дисплеем — с тем самым мягким «зелёным» свечением, как в 60-е.

• Механически точная копия DSKY — повторяет конструкцию оригинала вплоть до механики клавиш.

А ещё кто-то выпустил наручные часы в виде DSKY.

Apollo 11 VR

В Steam есть симулятор Apollo 11 в VR, позволяющий пережить миссию от старта до посадки на Луну. А что будет если к ней подключить Virtual AGC и реалистичную физику?

via

Роман Жиц, 10 лет работавший в NASA, где занимался исследованиями в области планирования пилотируемых экспедиций на Марс, получил 100% в акселераторе «Восход — космические технологии». Компания занимается отбором участников и привлечением средств в проект по созданию первой российской частной ракеты-носителя «Воронеж», которая займется выводом спутниковых группировок на орбиту. Уже завершена стадия эскизного проекта ракеты, ее создание переходит к этапу разработки рабочей конструкторской документации. Впереди — работа по созданию космического холдинга.

Как стало известно CNews, бывший сотрудник NASA Роман Жиц полностью выкупил российский акселератор космических проектов фонда «Восход» Владимира Потанина — ООО «Восход — космические технологии» (ВКТ), — который координирует реализацию проекта по созданию частной сверхлегкой ракеты «Воронеж» для вывода спутниковых группировок в космос.

Доля Романа Жица выросла с 49% до 51% 20 января 2026 г., соответствующие изменения были внесены в ЕГРЮЛ. Из проекта вышли ООО «УК "Восход"» (владел 24%) и генеральный директор этой управляющей компании Руслан Саркисов (владел 27%). Изначально компания создавалась в августе 2023 г. как совместный проект Жица (49%) и УК «Восход» (51%).

«ВКТ — это маленькая компания, которая является по сути акселератором космических проектов фонда "Восход"». Я полностью выкупил доли ВКТ для того, чтобы было проще осуществлять расчеты с контрагентами и не было конфликта интересов с УК "Восход". Ключевые инвестиционные решения, в какие именно космические проекты инвестировать, остаются за фондом "Восход"», — рассказал CNews Роман Жиц.

По словам Жица, сейчас основным космическим проектом фонда остается создание ракеты-носителя сверхлегкого класса «Воронеж», его реализует портфельная компания фонда ООО «3Д Исследования и разработки». Рассматриваются для инвестиций новые компании, в том числе в области лазерной связи, малых разгонных блоков и другие.

«Вместе с ракетой эти проекты в будущем могут стать основной космического холдинга», — заявил CNews Жиц. По оценкам УК «Восход», спрос на ракеты-носители сверхлегкого класса растет, особенно на фоне расширения спутниковых группировок, а серийных решений на рынке нет.

Кто такой Роман Жиц?

Роман Жиц — человек, который посвятил свою жизнь космическим технологиям. В колонке для «Ведомостей» «Космос как предчувствие» он сообщал, что с 2001 г. по 2010 г. был сотрудником NASA. В 2021 г. Жиц упоминается в новостях, как руководитель направления «Аэронет» по частной космонавтике Национальной технологической инициативы. Он активно работал над созданием первой космической ракеты-носителя сверхлегкого класса, инвестиции в которую оценивал от 3,5 до 5 млрд руб., эта сумма должна была окупиться через 20-30 пусков, писали «РИА Новости».

В 2021 г. во время лекции в Воронежском государственном техническом университете, Жиц рассказывал, что окончил космический факультет МАИ, учился в аспирантуре аэрокосмического факультета штата Северная Каролина в США, а затем работал в центре NASA имени Эймса.

«Тематика моей учебы, а потом и диссертационная работа были связаны с теми исследованиями, которые проводила NASA в области планирования пилотируемых экспедиций на Марс», — признавался Жиц. По его словам, во время работы в NASA он продолжал принимать участие в проведении работ, связанных с Марсом. Но в 2012 г. опытный специалист вернулся в Россию и стал работать в Фонде «Сколково» в кластере космических технологий.

В 2018 г. Жиц перешел в Национальную технологическую инициативу в подразделение «Аэронет». С 2023 г. — гендиректор ВКТ, где продолжил заниматьс вопросами частной космонавтики. Перспективным форматом он считает внедрение разработок ракетно-космической техники на конкурсной основе с отбором лучших исполнителей, именно такой подход он почерпнул в NASA. В интервью «Ведомостям» Жиц отмечал, что нужен жесткий контроль на стадии опытно-конструкторских работ (ОКР), экспериментальной и летной отработки прототипов по принципу: не продемонстрирован результат — нет финансирования на следующий этап работ.

«Именно так сейчас ведется разработка космического ракетного комплекса с ракетой сверхлегкого класса в компании «3Д Исследования и разработки», являющейся портфельной компанией фонда «Восход». И такой же подход применяют в NASA, где я работал с 2001 по 2010 г.», — говорил Жиц в конце 2025 г.

Первые инвестиции

Фонд Потанина вложил в проект ракеты-носителя 120 млн руб., а Жицу удалость добиться первых инвестиций. В феврале 2025 г. стало известно, что Фонд суверенных технологий НТИ (ООО «Спутник — Управление активами НТИ») вложил в создание ракеты еще 60 млн руб. и рассмотрит дальнейшие вложения.

«Мы инвестировали в проект "РН СЛК "Воронеж" в конце 2024 г. Сейчас компания завершила стадию эскизного проекта, переходит к этапу разработки РКД (рабочей конструкторской документации)», — указали CNews в Фонде суверенных технологий НТИ.

В Фонде верят в перспективы начинания, но и учитывают риски.

«На наш взгляд, проект является перспективным, при этом, безусловно, высоко рискованный. После успешного прохождения стадии эскизного проекта риски стали меньше. Наша сделка с УК «Восход» подразумевала, что инвестиции разбиты на транши, в зависимости от достижения КПЭ», — сообщили в Фонде суверенных технологий НТИ.

Избежать санкций

На сайте «Восток — космические технологии» указано, что к проекту могут присоединиться иностранные организации.

«К проекту "Воронеж" уже проявили интерес частные производители малых аппаратов из России. Также идут переговоры с организациями из дружественных стран об интеграции и будущих запусках», — говорится в материалах ВКТ.

Эксперты считают, что продажа акселератора Жицу может помочь иностранным компаниям влиться в проект, избежав санкций.

«Присутствие в капитале структур и лиц, связанных с санкционным контуром, усложняет переговоры с иностранными партнерами. Выход Руслана Саркисова и структур, связанных с инвестфондом «Восход», мог быть направлен на упрощение международных контактов и снижение формальных ограничений для сотрудничества с компаниями из дружественных стран», — считает аналитик департамента по международным связям с общественностью Freedom Finance Global Владимир Чернов.

За полгода до создания ВКТ, в марте 2023 г., «Интеррос» Владимира Потанина продал УК «Восход» топ-менеджерам Руслану Саркисову, Константину Гибало и Артуру Мартиросову. В «Востоке» отмечали, что под управлением УК остается фонд «Восход», в котором «Интеррос» — единственный вкладчик. Источник «Коммерсанта» указывал, что продажа проходила по механизму MBO (management buyout), который допускает обратный выкуп актива в случае изменения экономической и геополитической ситуации.

Сделка могла быть связана с попыткой уйти от санкций. В декабре 2022 г. Владимир Потанин оказался под блокирующими санкциями США вместе с семьей, «Интерросом» и купленным весной Росбанком. Но 19 мая 2023 г. под санкции США попали «Восход» и Руслан Саркисов, писал «Коммерсант».

Чем занимается «Восход — космические технологии»

Основная задача ВКТ – отбор, координация и сопровождение проектов портфельных компаний фонда «Восход», развивающих решения в области выведения, орбитальной транспортировки и связи для малых космических аппаратов. ВКТ выводит команды на уровень технической и коммерческой готовности, формируя независимую инфраструктуру выведения в классе малых аппаратов.

Компанию отличает фокус на орбитальной логистике и привлечении финансирования с сохранением управленческого и корпоративного контроля за активами. К сопровождению проектов привлечен головной научный институт «Роскосмоса»: специалисты института участвуют в согласовании технических заданий, организуют независимую профессиональную экспертизу по стандартам «Роскосмоса».

При этом инвестиции поступают в ООО «ЗД Исследования и разработки», где у ООО УК «Восход» 44,58%, у Алексея Мазалова (глава АО «ЦАТ», занимаюшегося 3D-печатью, в прошлом связанного с «Вертолетами России») еще 22,75%, также у ООО «Кузница Поволжья» воронежского бизнесмена Егора Коблика и гендиректора этой компании Николая Дзись-Войнаровского по 11,83%, а ФСТ НТИ — 9,01%. На балансе компании — 180 млн руб. По итогам 2024 г. выручка отсутствует, а чистый убыток составляет 3,5 млн руб.

via

NASA сообщило, что запланированный на сегодня выход в открытый космос отложен на неопределённое время. Причина - в состоянии здоровья одного из членов экипажа станции.

Астронавт Кимия Юи (2-й полет к станции) провел разговор с ЦУП в Хьюстоне

"— Я хотел бы запросить быструю приватную медицинскую конференцию, возможно, на SG4 или SG3 для приватной связи.

— Хорошо, мы это сделаем и проведем на SG4. Мы сообщим вам, когда она будет приватной и готовой к проведению".

За расшифровку и запись спасибо Павлу Гайдуку

Скорее всего Кимия Юи запрашивал помощь не для себя (хотя и такой вариант тоже возможен). Ну и да, если бы проблема была с российским космонавтом, то обращались бы в ЦУП в Королеве. Так что, остаются следующие варианты: астронавты NASA Зена Кардман, Майк Финк и Кристофер Уильямс.

По порядку:

Zena Maria Cardman - 38 лет, первый полет, должна была лететь на Crew-9, но выведена из экипажа, чтобы освободить место для спасения узников Старлайнера

Edward Michael Fincke - 58 лет, четвертый полет, 9 выходов в открытый космос, все виды космических кораблей (Союз, Шаттл, Дрэгон) один из опытнейших специалистов NASA

Christopher Leigh Williams - 42 года, первый полет

Kimiya Yui - 55 лет, второй полет

Медицинская конференция будет приватной, по закрытому каналу, поэтому записи ее не будет. Так что остается ждать и гадать. Будем надеяться, что проблема окажется не очень серьезной.

UPD1: Похоже ситуация серьезнее, чем хотелось бы. Возможно досрочное возвращение корабля Crew-11

(https://twitter.com/NASASpaceflight/status/20091299006371434...)

UPD2:

Так, в вот еще один нехороший звоночек. Стивен Кларк из ArsTechnica пишет, что запрашивался именно хирург. Так что, возможно, ситуация действительно серьезная.

Yui radioed mission control in Houston on Wednesday afternoon and requested a medical conference with a flight surgeon. NASA’s medical staff routinely schedule sessions with astronauts on the ISS. The conversations are carried out on private channels and are not heard on the public crew communication loops that NASA makes available for online streaming. NASA then removed the public space station audio stream from YouTube later in the day.

В среду днем Юи связался по радио с центром управления полетами в Хьюстоне и запросил медицинскую конференцию с врачом-хирургом. Медицинский персонал НАСА регулярно проводит консультации с астронавтами на МКС. Разговоры ведутся по закрытым каналам и не транслируются в общедоступные каналы связи экипажа, которые НАСА предоставляет для онлайн-трансляции. Позже в тот же день НАСА удалило общедоступную аудиозапись переговоров с МКС с YouTube.

via