Luna, mikroprocesor in internet!

Tu in tam se zvezde pravilno razporedijo in si v koledarskem letu sledi veliko dosežkov, ki močno zaznamujejo tedanje in prihodnje rodove. Pred leti smo govorili o čudežnem Einsteinovem letu 1905, ko je pojasnil fotoelektrični pojav, Brownovo gibanje in posebno teorijo relativnosti ter slovito enačbo E = mc2.  Leto 1969 je na prvi pogled bolj ležerno.

Vzplet Apolla 11

Led Zeppelini so izdali svoj prvi album, v kinu je kraljeval film Goli v sedlu (Easy Rider), hipiji pa so poleti uživali na Woodstocku. Omeniti je treba še koncert Stonesov v Altamontu, ki je zaradi nasilja pomenil simbolični konec šestdesetih, in čisto prvo epizodo Letečega cirkusa Monthy Python, ki je bila predvajana na BBCju. A tu bo govor o treh dosežkih, ki so tistega leta za vedno spremenili svet: prvi pristanek človeka na Luni, izum mikroprocesorja in zagon ARPANETa. Čeprav je prvi dogodek po medijski pomembnosti preglasil preostala, pa sta ravno slednja oblikovala našo ne le tehnološko prihodnost. Poplava računalnikov in interneta je za vedno spremenila svet. In ali je sploh treba poudarjati, da je tudi naš cenjeni urednik rojen prav tega znamenitega leta.

Pot na Luno

Program Apollo je tretji ameriški program vesoljskih poletov s človeško posadko, ki je potekal med letoma 1961 in 1972. Glavni cilj programa, ki ga je v svojem slavnem govoru podprl predsednik Kennedy, je bil pristanek človeške posadke na Luni (in varna vrnitev na Zemljo). Vseh preizkusov in poletov znotraj projekta je bilo kar 40, čeprav so najbolj znani poleti s človeško posadko z oznakami Apollo 7–17. Kot se za Američane spodobi, je imela vsaka misija svojo unikatno številko, prav tako so bile s črkami od A (Apollo 4 in 6) do J (Apollo 15, 16 in 17) označene tudi vrste misij. Mimogrede, prvi pristanek je imel črko G. Program Apollo je na Luno ponesel 12 astronavtov, še 12 pa je Luno obkrožilo. Skupaj je s programom Apollo v vesolje poletelo 37 astronavtov.

Nekaj podatkovne pornografije o prvem pristanku na Luni: Apollo 11 je vzletel 16. julija 1969 ob 14:32 po našem času z vzletne ploščadi 39A dela vzletnega kompleksa 39 v Kenedijevem vesoljskem centru. Posadka je bila sestavljena iz poveljnika, Neila A. Armstronga, pilota poveljniškega modula Columbia,  Michaela Colinsa, in pilota lunarnega modula Eagle, Edwina E. Buzz Aldrina mlajšega. Nosilna raketa Saturn V je bila visoka 110,64 m, tehtala pa je 2915 t. Hrup ob izstrelitvi naj bi bil 220–235 dB. Najprej se je zagnala prva stopnja, ki je imela potisk 33,8 MN (3440 t) in je v 90 sekundah ob največjem pospešku 3,94 g astronavte spravila do hitrosti 2,4 km/s. Druga stopnja je imela potisk 5,1 MN (520 t), ob pospešku 1,82 g pa je dosegla 6,6 km/s. Zadnja, tretja stopnja je imela potisk 1,02 MN (104 t) in pospešek 0,69 g, kar je raketo pognalo do hitrosti 7,4 km/s. Pot do orbite na višini slabih 186 km je trajala 12 minut. Slabe tri ure pozneje so motorji tretje stopnje začeli potiskati poveljniški in lunarni modul proti Luni do hitrosti 10,9 km/s. Potisk je trajal približno 30 minut, po tem sta se poveljniški in lunarni modul ločila od preostanka tretje stopnje. Pot do Lune je trajala 3 dni, tako so se 19. julija utirili v Lunino orbito. Armstrong in Aldrin sta se naslednji dan vkrcala v lunarni modul in spustila proti površini. Kako robustna je bila takratna tehnologija, pove podatek, da je pri končnem spustu prišlo do težav. Zaradi napake na kontrolnem seznamu je bilo eno od radarskih stikal v napačnem položaju. To bi pretirano obremenilo računalnik, a je program namesto tega le sporočil napaki. Toda zagata ni bila ravno preprosta, saj prej skoraj nihče ni imel opravka s takšno napako. Kljub temu so oba astronavta in zemeljska posadka sklenili, da je nadaljevanje spusta varno. Lunarni modul je pristal na Luni 20. julija 1969 ob 21:17:40 z gorivom za le še 25 sekund leta. Po nekajurnem počitku sta se astronavta namenila na sprehod po Luni. Prvi je bil Armstrong, ki je naslednjega jutra ob 03:56:15 (z levo nogo!) stopil na Lunino površje in izrekel znamenite, četudi že poprej izbrane besede – majhen korak za človeka, velik za človeštvo (pravzaprav se glede na posnetek zdi, da je Armstrong izpustil nedoločni člen »a« pred besedo »man«, zato je bil stavek precej nejasen in še danes poraja špekulacije in analize, kaj je gospod hotel sporočiti vesolju). Med dveinpolurnim sprehodom sta astronavta vzela dobrih 20 kg vzorcev kamnin, posnela precej fotografskega in filmskega gradiva ter namestila nekaj znanstvene opreme. Pri vkrcavanju nazaj v lunarni modul je Aldrin polomil stikalo za vklop motorjev, a je zagato rešil s flumastrom. 21. julija ob 18:54 sta zapustila Lunino površje in se čez tri ure in pol pridružila kolegu Colinsu, ki je vmes čepel v komandnem modulu. Čez nekaj ur so pognali motorje za pot proti Zemlji in prispeli tja 24. julija ob 17:50.

Celoten program Apollo je stal približno 135 milijard evrov v današnjem denarju. Na vrhuncu dejavnosti je bil proračun NASA približno 4 % zveznega proračuna, pri programu Apollo pa je bilo zaposlenih 34.000 uslužbencev in še 375.000 zunanjih (povečini industrijskih) izvajalcev, kar je bilo 0,7 % vseh zaposlenih v ZDA. Cena izdelave vseh plovil je bila 85 milijard evrov, pri čemer je dobra polovica odpadla na pogonske rakete (Saturn I, IB in V), drugo pa na komandne in lunarne module. Če si hočete ogledati poveljniški modul Apolla 11, boste morali v National Air and Space Museum v Washingtonu v ZDA. Nekoliko bližje, v Znanstvenem muzeju v Londonu, je razstavljen poveljniški modul Apolla 10, ki je prav tako poletel v vesolje leta 1969.

Woodstock in Buzz Aldrin na Luni. Kar težko je verjeti, da je med obema slikama manj kot mesec dni razlike.

Microprocesor

Velika odkritja so lahko posledica spopada s posebno zapletenim problemom ali pa rezultat vizionarskih ciljev. Zgodba o izumu mikroprocesorja je preplet obeh načinov. Razvoj integriranih vezij je bil v šestdesetih letih na pohodu in eden poglavitnih vzpodbujevalcev tega je bil tudi program Apollo. Za njegov usmerjevalni računalnik, ki je nadzoroval pogon tako komandnega kot lunarnega modula, je Fairchild Semiconductor izdelal prva (resda namenska) integrirana vezja. A ker je NASA potrebovala na tisoče teh vezij, so se cene hitro nižale – s 1000 dolarjev pri prvem prototipu na koncu le na 20.

Ted Hoff je bil dvanajsti zaposleni v pravkar ustanovljenem Intelu, dodeljeno mu je bilo načrtovanje integriranih vezij. Intel je v tistem času vsakemu kupcu dobavljal strogo namenske čipe po njegovih specifikacijah, kar ni bila ravno racionalna rešitev. Hoff se je domislil rešitve – izdelava splošnega čipa, ki pa bi ga lahko programirali in tako uporabili za različne namene. Ta misel je sovpadla z naročilom japonskega podjetja Busicom poleti leta 1969.

Intel se je zavezal, da bo za nov namizni kalkulator izdelal kar dvanajst različnih čipov, a veliko različnih čipov je pomenilo (pre)drago proizvodnjo. Zato je Busicom dal Intelu in Tedu Hoffu proste roke, da poenostavita zasnovo. Ko sta Hoffova predpostavljena – Noyce, ki smo ga spoznali v zgodbi o Fairchild Semiconductor, in Groove – odobrila projekt, je ta hitro stekel. Že septembra 1969 je Hoff, skupaj s sodelavcem Mazorjem, izoblikoval arhitekturo splošno namenskega čipa, ki je lahko izvedel devet od dvanajstih zahtevanih nalog. Takšno arhitekturo so predlagali Busicomovem vodstvu  in to jo je sprejelo. Pri kasnejših pogajanjih o ceni takega čipa pa je Noyce na Hoffovo pobudo vztrajal, da Intel dobi avtorske pravice za nov čip z možnostjo licenciranja drugim podjetjem. Intel je pri tem stavil, da bodo splošno namenski čipi, ki jih je mogoče programirati za opravljanje različnih logičnih funkcij, izpodrinili namenske čipe, obenem pa bi velik obseg proizvodnje omogočal nadaljnje nižanje cen takšnih vezij.

Mikroprocesor Intel 4004

Intel je za Busicom izdelal 4 različna vezja: 256-bajtni ROM (4001), 40-bajtni RAM (4002), 10-bitno I/O vezje (4003) in mikroprocesor, ki bo kasneje znan pod oznako 4004. Slednji je deloval pri taktu 740 kHz, lahko pa je nadzoroval do 640 bajtov RAM in 4 KB ROM, za seštevanje dveh osemmestnih števil pa je porabil približno 0,85 ms. Potem ko se je Busicom odpovedal pravicam v korist nižje cene, je Intel čip 4004 ponudil širši javnosti po ceni 200 dolarjev za kos. Hitro se ga je prijelo ime mikroprocesor in Intel je z njim ter njegovimi nasledniki postal eno pomembnejših podjetij na svetu, obenem pa je spodbudil prehoda gonilne sile razvoja računalništva z ramen izdelovalcev strojne opreme na ramena programerjev. Usoda podjetja Busicom ni bila tako bleščeča, saj je že leta 1974 končalo v stečaju.

ARPANET

Na začetku šestdesetih let so se porodili prvi predlogi splošne komunikacije med računalniki, na primer J. C. R. Licklider iz podjetja BBN. Da zamisel ni imela omejitev, kaže podatek, da so že leta 1963 razpravljali o medgalaktičnem računalniškem omrežju. Licklider je bil kasneje imenovan za vodjo enega od oddelkov ameriške Agencije za napredne raziskave (angl. Advanced Research Projects Agency, ARPA). Slednja pa je takrat ugotovila, da lahko razvejena medračunalniška komunikacija med drugim zagotovi delovanje vsaj nekaterih računalnikov ob morebitnem jedrskem napadu. Pri tem pa je bilo treba najprej uvesti standard, saj klasično telefonsko povezovanje z namensko fizično žico ni bilo najbolj uporabno. Prav tako v začetku šestdesetih let so razvili paketno preklapljanje, ki je komunikacijo razdrobilo na pakete in jih po različnih poteh vodilo k cilju. Aprila 1967 sta člana ARPA – Roberts in Taylor, slednji je kasneje prevzel vodenje Xerox PARC, univerzitetnim računalniškim oddelkom predlagala povezavo v omrežje. Kot se za akademske vode spodobi, sta naletela na odpor, saj so bili vsi računalniki že dodobra zasedeni in ne bi zmogli dodatnega bremena omrežnega prometa. Upor sta odpravila s palico in korenčkom, saj so bili ti obremenjeni računalniki povečini kupljeni z denarjem ARPA in slednji je zagrozil, da ne bo podpor za nove računalnike, dokler se ne povežejo v omrežje. Za obvladovanje omrežnega prometa pa so namenili namensko napravo – usmernik. Za snovanje njegovih specifikacij in izdelavo je bilo treba kar nekaj časa in avgusta 1969 je podjetje BBN dostavilo prvega – za (ameriški) hladilnik veliko napravo, oblečeno v jekleno pločevino ladijsko sive barve. Za prva vozlišča so bila določena Stanford, UCLA, University of Utah in University of California at Santa Barbara.

ARPANET 1969

ARPANET 1977

Drugi usmernik je bil septembra dobavljen v Stanford, tako da je omrežje postalo mogoče. Prva povezava pa je bila vzpostavljena 29. oktobra 1969. Sam dogodek ni bil med bolj slovesnimi, saj je za tipkovnico v UCLA sedel študent Charley Kline. Prek telefona je bil povezan s Stanfordom in je usklajeval dejavnosti. Nekje ob 22:30 je pritisnil prvo tipko L in dobre 4 km stran v Stanfordu so na zaslonu zagledali enako črko. Nato je sledila črka O, ki so jo prav tako zagledali na drugi strani. Pri tretji črki – G – se je sicer zalomilo, a prvo sporočilo (»LO«) po omrežju je bilo poslano. Decembra 1969 so bila v omrežje ARPANET povezane vse štiri predvidene ustanove s hitrostjo 50 kbps. V naslednjih letih so omrežja dodobra omrežila računalništvo in počasi je bil čas za medmrežne povezave in protokol TCP/IP, internet pa je bil rojen leta 1974.