Un ordenador menos potente que tu móvil y el resto de tecnología que nos llevó a la Luna

La llegada a la Luna fue uno de los hitos científicos y tecnológicos más destacados del siglo XX y algo que quedó en quienes vivieron y en quienes no gracias a las imágenes y audios. Algo que sucedía hace más de 40 años, cuando aún quedaban bastantes revoluciones tecnológicas por venir, como los ordenadores personales o los móviles. ¿Qué tecnologías hicieron posible que el ser humano llegase a la Luna?

Algo que ya de por sí resulta fascinante, pero lo es aún más si se conocen los detalles de los ordenadores, cámaras y demás dispositivos que se usaron en la misión, teniendo en cuenta sus características. ¿Qué tecnología posibilitó que tres seres humanos llegasen a la Luna, se paseasen y nos lo contasen mientras? Viajamos en el tiempo y en el espacio para dar un repaso.

Como las matrioskas

La misión Apolo 11 fue la decimoprimera de un programa de la NASA que tuvo un total de 22 misiones (siendo 19 de ellas un éxito), en la década de los 60 hasta 1972. Hasta la misión 7 los lanzamientos no eran tripulados y la 8 fue la primera en orbitar la Luna, pero para todas se recurría a un cohete lanzador Saturno.

El del Apolo 11 era el Saturno V, un cohete de 110,64 metros de altura y 2.700 toneladas de peso con el tanque lleno de combustible (el más grande que ha construido la NASA). Según la etapa (había tres, S-IC, S-II y S-IVB) el número de motores variaba y también el combustible, que eran mezclas de oxígeno, keroseno o hidrógeno líquido.

Pero el Saturno V no era el que llegaba a la Luna, sino el que salía al espacio y dirigía a los módulos hacia la misma. Estos módulos eran el de comando y servicio (CM) y el lunar (LEM); el CM contenía el motor del sistema de propulsión que se encargaba de entrar y salir de la órbita lunar y tenía espacio para tres astronautas, y el LEM fue la primera nave ideada para poder volar en el vacío, sin capacidad aerodinámica.

Las distintas partes del cohete Saturno V, con las tres etapas indicadas (según lo que se separó).

Partes de los módulos de comando y servicio (CM), así como el sistema de escape.

El LEM se separaba del CM al entrar en la órbita de la Luna y descender hasta su superficie. Estaba diseñado para aterrizar sólo en la Luna dado que las patas eran tan débiles que no soportarían el peso del LEM en gravedad terrestre (9,8 m/s² versus a los 1,6 m/s² de la Luna). Aquí había plaza para sólo dos astronautas.

Las distintas partes del módulo lunar (LEM).

Las velocidades que se alcanzaron (aumentando al entrar en el campo gravitatorio de la Luna) fueron de 3.700 kilómetros por hora y hasta 9.000 km/h por la gravedad lunar. Y aquí viene una duda: ¿cómo es posible frenar a esas velocidades? Para insertarse en la órbita lunar, se recurrió al frenado hipergólico (al usar hidracina, dimetilhidrazina y tetróxido de nitrógeno, compuestos hipergólicos -que explotan sin fuente de calor-) y al apagado del motor.

El Saturno V en su tercera etapa (fuente: SPACE.com).

En estos cuatro vídeos de canal Solenix GmbH podéis ver una simulación de cómo fueron las distintas fases durante el vuelo con el Saturno V, así como la salida de los módulos y el alunizaje. Los interiores de la nave están simplificados y los astronautas algo caricaturizados, pero es una manera bastante visual de ver las maniobras de las naves así como la posición relativa de éstas con la Luna y la Tierra.

Aquí el despegue real, con la comunicación entre los equipos y las primeras fases del Saturno V.

Los ordenadores de la misión Apolo 11: tú móvil tiene más potencia que ellos

Para repasar la informática implicada en la misión Apolo 11 hay que tener en cuenta la emisión y la recepción, es decir, lo que había en tierra firme y lo que llevaba la aeronave. Y tampoco está de más recordar que en la época un ordenador estaba lejos de ser algo doméstico o habitual, o de caber en un escritorio.

En la Tierra, en el Goddard Space Flight Centre y el Manned Spacecraft Center en Houston, se trabajó con el mainfream de IBM System/360 75, el cual (junto con el 44, 91, 95 y 195) se implementó con lógica cableada en lugar de microcódigo como todos los otros modelos de IBM S/360. Para los curiosos más techies, aquí un esquema y explicación de la configuración del equipo.

En las naves, en cambio, se montó el Apollo Guiding Computer (AGC), fabricado por Raytheon y diseñado por el laboratorio de instrumentación del MIT. Este equipo destacó por ser uno de los primeros en usar circuitos integrados. Había uno en el LEM y otro en el CM.

Las especificaciones de estos equipos sorprenden no porque los números sean menores con respecto a los actuales, sino porque aún haciendo el esfuerzo de colocar nuestra mente en la década de los 60 impresiona ver que equipos así lograron llevar a cabo algo tan complejo como un viaje de ida y vuelta a la Luna. El AGC contaba con almacenamiento de 36.864 palabras de 14 bits y una RAM de 2.048 palabras.

Comparándolo con equipos posteriores, más o menos entre los dos AGC suman la misma memoria aproximadamente que lo que tenía un Commodore-64 (de 1982), pero era unas ocho veces menos potente que un IBM XT (de 1981, que iba a 4,77 MHz frente a los 0,043 MHz del AGC). De hecho, un equipo con medio GB de RAM tiene 100.000 veces más memoria que el AGC.

El módulo lunar.

Pero no sólo de hardware viven los ordenadores, y el software aquí tiene un peso considerable. En su creación participaron 300 personas durante siete años, con un coste aproximado de 46 millones de dólares (del momento). Entre ellas se encontraba Allan Klumpp, ingeniero mecánico del MIT cuya propuesta para el descenso en la Luna refleja todos los cálculos así como esquemas y dibujos de la situación en el cuadro de mandos.

El programa se denominó LUMINARY y se escribió en lenguaje de programación MAC (MIT Algebraic Compiler), pero nada de terminal o programas de compilación, esto se hacía con unas tarjetas perforadas que se preparaban con una especie de máquina de escribir (y si se erraba en una perforación se tenía que hacer una nueva). Con motivo del 40 aniversario del famoso logro, se transcribió el código de ambos módulos (transcribiéndolo), donde leemos que Klumpp dijo que éste jamás estuvo exento de bugs.

Lo destacable aquí es la multitarea, dado que el hecho de que el software la permitiese ya era un logro y que no era nada fácil para el mismo llevarla a cabo. De hecho, hubo alguna alarma debido a la alta exigencia a los ordenadores como en el momento del alunizaje, que resultó en una respuesta lenta y no con todos los cálculos, con lo que hubo un minuto de los once que duró la fase de guía en el descenso en el que el ordenador no envió información al radar.

La retransmisión del evento: blanco y negro y comunicación a 384.000 kilómetros

Muchos habremos visto (y puede que varias veces) las imágenes de y Neil Armstrong descendiendo del módulo poco a poco hasta tocar la superficie lunar o recordaremos aquella frase de "Un pequeño paso para el hombre, un gran paso para la humanidad". Imágenes en blanco y negro y en una calidad baja, de la que cabe esperar de la época y que se trataba de imágenes desde el espacio, lo cual aún nos hace preguntarnos más cómo fueron capaces de realizar las comunicaciones y la retransmisión.

El formato del vídeo era de 525 scan lines a 30 frames por segundo, transmitido a 4,5 MHz. Lo citaban en Wired en un post en el que hablaron de Stan Lebar, quien ideó un pequeño y particular sistema para lo que se transmitió a la Tierra, de 320 scan lines y 10 fps y que retransmitía a 500 kHz. Una cámara que tenía que resistir temperaturas desde los 121°C hasta los −157°C, día y noche en la superficie lunar.

Una de las cámaras del módulo lunar.

En cuanto al audio, la NASA explica que aunque se oyeron comunicaciones entre la tripulación y el personal de control en la Tierra en todo el mundo, lo que no se llegó a escuchar fueron las conversaciones entre Aldrin y Armstrong, lo cual fue grabado y guardado. De hecho, especifican que todas las naves de las misiones Apollo tenían grabadoras de voz que se activaban durante toda la misión para grabar las conversaciones de la tripulación. Las de la Apolo 11 se digitalizaron aproximadamente cuando se cumplían 40 años de la misión (y son públicas).

Richard M. Nixon, presidente de los EE.UU. en ese momento, comunicándose con la misión Apolo por teléfono.

También detallan el equipo que llevaba cada módulo para las grabaciones, Data Storage Equipment (DSE) para el de comando y Data Storage Electronics Assembly (DSEA) para el lunar. El DSE contiene lo que se transmitió a la Tierra durante toda la misión, así como los datos de ciertos periodos desde el módulo lunar cuando éste volaba por separado en la órbita de la Luna. El DSEA no funcionó demasiado bien y las grabaciones no tienen de una calidad demasiado buena.

Un gran paso para la tecnología

Las ganas por pisar otro cuerpo celeste fueron también un acelerador para la ingeniería. De hecho, el ordenador de a bordo que hemos descrito fue uno de los primeros con circuito integrado, suponiendo un reto en cuanto a la miniaturización de componentes en la época llegando a medir 32 x 61 centímetros y pesar 32 kilos (los ordenadores aún ocupaban metros cuadrados y faltaban algunos años para los minicomputadores, antecesores de lo que conocemos como un ordenador de sobremesa).

Un viaje histórico cuyos elementos se pueden ver en parte en el Smithsoninan National Air and Space Museum en Washington D.C., encontrándose entre otros muchos objetos el módulo de comando.

Imágenes | IBM S/360 model 75 (Chilton Computing, Arnold Reinhold, tarjeta de programación, infografía (SPACE.com) En Xataka | Llegar a la Luna en 2017 es el objetivo de esta startup japonesa, la primera del país