Quando il programma Apollo prese forma all’inizio degli anni ’60, gli ingegneri della NASA tennero sempre in primo piano la sicurezza dei loro astronauti, consapevoli degli enormi rischi intrinseci all’obiettivo di atterrare sulla Luna e tornare sani e salvi. Ove possibile, progettarono sistemi di riserva in modo che, in caso di guasto del sistema principale, l’equipaggio avesse comunque i mezzi per tornare a casa in sicurezza.
A volte, però, la creazione di un sistema di riserva non era sempre praticabile. Ad esempio, il motore del Modulo di Servizio doveva accendersi mentre l’equipaggio si trovava dietro la Luna per immetterlo in una traiettoria che lo riportasse sulla Terra. Non esisteva un sistema di riserva pratico in caso di guasto del motore. Ma anche in quel caso, venne elaborato un piano per utilizzare il motore del Modulo Lunare (LM) come riserva. Durante la missione Apollo 8, che non aveva il Modulo Lunare, questa non era una soluzione praticabile, ma durante la missione Apollo 13 il motore del Modulo Lunare fu utilizzato per contribuire al rientro sicuro degli astronauti sulla Terra.
Esistono numerosi altri esempi di compromessi simili che illustrano la necessità di garantire la sicurezza in contrapposizione alla necessità di allontanarsi così tanto dall’orbita terrestre e di rispettare la scadenza fissata dal Presidente Kennedy per portare un uomo sulla Luna entro il 1969. Uno degli esempi più interessanti di queste decisioni riguarda il sistema di guida e navigazione Apollo, controllato dal computer di guida Apollo. A causa di vincoli di dimensioni, peso e consumo energetico, il modulo di comando e il modulo lunare avrebbero trasportato ciascuno un solo computer, che doveva essere funzionante.
Inoltre, i progettisti del computer, presso il Laboratorio di Strumentazione del MIT, decisero di costruirlo utilizzando il circuito integrato di nuova invenzione, o “chip” di silicio come lo conosciamo oggi. A posteriori, questo sembra ovvio, dato che oggi godiamo dei frutti della tecnologia dei circuiti integrati nei nostri dispositivi di consumo. Ma all’inizio degli anni ’60, quando fu presa questa decisione, il chip non era stato testato e la sua affidabilità era una grande incognita. La decisione del MIT non rimase incontrastata. Nelle prime fasi del programma Apollo, la NASA stipulò un contratto con AT&T per fornire assistenza tecnica e gestionale per specifiche problematiche tecniche.
A sua volta, AT&T fondò Bellcomm, un’entità che si occupò di queste analisi. Alla fine del 1962, Bellcomm raccomandò che fosse IBM, e non il MIT, a fornire i computer per il modulo di comando e il modulo lunare dell’Apollo. Le argomentazioni erano complesse e controverse e giunsero persino all’attenzione dei membri della Camera dei Rappresentanti. In una lettera all’amministratore della NASA James Webb, il rappresentante Joseph E. Karth (democratico del Minnesota) elencò una serie di domande. Tra queste figuravano le seguenti:
2. Sono sempre esistiti timori riguardo alla capacità del sistema di guida del MIT di raggiungere l’affidabilità necessaria per garantire la sicurezza della missione. Esistono dati documentati e comprovati da test che dimostrino che soddisferà i requisiti di APOLLO/LEM?
3. In relazione alla domanda precedente, esiste una funzione di guida di riserva sufficientemente ampia e con comprovato sviluppo che possa consentire alla missione APOLLO/LEM di raggiungere il successo… in caso di guasto catastrofico del sistema di guida del MIT?
7. È ancora previsto un sistema di backup per APOLLO o LEM?
La lettera elencava altre cinque domande, ma tra tutte, una spiccava: il sistema del MIT era affidabile? La raccomandazione di Bellcomm era dovuta in parte al ruolo di IBM come fornitore del computer che guidava il razzo Saturn V in orbita terrestre e poi verso la traiettoria lunare.
Il computer digitale del veicolo di lancio IBM non utilizzava circuiti integrati, bensì un circuito più tradizionale sviluppato da IBM chiamato “Unit Logic Device” (dispositivo logico unitario). Inoltre, i circuiti del computer erano installati a gruppi di tre, secondo la cosiddetta “tripla ridondanza modulare”, in modo che il guasto di un singolo circuito venisse “compensato” dagli altri due.
Gli ingegneri del MIT Instrumentation Lab difesero con vigore il loro progetto e riuscirono a convincere la NASA a non utilizzare i computer IBM nel Modulo di Comando e nel Modulo Lunare. In breve, il MIT scelse di seguire l’esempio di Puddin’head Wilson e di far funzionare il computer correttamente fin da subito. Il laboratorio collaborò strettamente con Fairchild Semiconductor, l’azienda californiana che aveva inventato il circuito integrato, per garantirne l’affidabilità.
Sulla luna con il microchip
I chip venivano testati in condizioni rigorose di temperatura, vibrazione, contaminazione e così via. Se un chip non superava questi test, l’intero lotto da cui proveniva veniva scartato. Se un chip superava i test, si poteva essere certi che non si sarebbe guastato durante una missione.
Sebbene Fairchild offrisse una linea di chip utilizzabili per la costruzione di un computer, il MIT ne scelse un solo tipo, il che gli consentì di testarlo in modo più approfondito e permise al produttore di acquisire maggiore esperienza nella sua realizzazione affidabile. Nessun computer di guida Apollo, né sul Modulo di Comando né sul Modulo Lunare, ha mai subito un guasto hardware durante una missione. Il MIT, tuttavia, non ebbe la meglio, poiché la NASA stabilì che la navigazione primaria per le missioni Apollo sarebbe stata condotta da Houston, utilizzando la sua rete di grandi computer mainframe (forniti da IBM), con il sistema di bordo come secondario.
La saggezza di questa decisione fu dimostrata durante la missione Apollo 13, quando il Modulo di Comando perse l’alimentazione. In altre missioni, i computer di bordo e i sistemi di navigazione funzionarono perfettamente e operarono più in tandem con Houston che come sistema di backup. Funzionò in modo affidabile anche durante le accensioni del motore del Modulo di Servizio dietro la Luna, quando non c’era comunicazione con Houston.
La Grumman Aerospace, costruttrice del Modulo Lunare, insistette affinché venisse installato un piccolo controller di backup in caso di guasto del computer. La Grumman concepì questo “Sistema di Guida per l’Aborto” (AGS) come un modesto controller destinato unicamente a far uscire rapidamente l’equipaggio dalla Luna e a portarlo in orbita lunare, dove sarebbero stati soccorsi dal pilota del Modulo di Comando.
Nella versione finale fornita dalla TRW Inc., si trasformò in un vero e proprio computer multiuso, con display e tastiera propri. Come il computer di guida dell’Apollo, anche questo utilizzava circuiti integrati. Fu testato con successo durante il programma Apollo 10, ma non fu mai necessario utilizzarlo.
E questo ci porta a una delle ironie della decisione del programma Apollo di utilizzare i circuiti integrati. Nel 1965, un dipendente della Fairchild Semiconductor di nome Gordon Moore scrisse un saggio provocatorio sull'”accumulo di sempre più componenti sui circuiti integrati”. Nacque così la Legge di Moore: la densità dei chip per computer sarebbe raddoppiata ogni anno, poi dilatata a ogni 18 mesi. Questa tendenza continua ancora oggi, a più di 50 anni di distanza.
Per il programma Apollo, ciò significò che, quando gli astronauti volarono a bordo dell’Apollo 7 nell’ottobre del 1968, il circuito a sei dispositivi specificato per il computer era ormai obsoleto. La Fairchild e altre aziende fornivano chip che incorporavano diverse centinaia di dispositivi su un singolo chip, ma non c’era modo di testare questi nuovi chip e integrarli nel computer di guida dell’Apollo. L’area della contea di Santa Clara, dove si trovavano la Fairchild e i suoi concorrenti, iniziò a essere chiamata “Silicon Valley” alla fine del decennio.
Il contratto con l’Apollo non fu l’unica causa della trasformazione della Silicon Valley, ma fu un fattore determinante. In realtà, Fairchild non si rivelò essere il principale fornitore dei chip Apollo. Il suo progetto fu concesso in licenza a Philco, un’azienda della periferia di Filadelfia, che fornì le migliaia di circuiti integrati utilizzati in tutti i computer di guida Apollo. E poiché il sistema di guida per l’aborto fu specificato uno o due anni dopo il computer di guida Apollo, i suoi progettisti poterono sfruttare i nuovi design dei circuiti, non di Fairchild, ma di uno dei suoi concorrenti della Silicon Valley, Signetics.
All’epoca delle ultime missioni Apollo, quella sulla Luna nel 1972 e quella per l’incontro con una Soyuz sovietica nel 1975, la rivoluzione della Silicon Valley era in pieno svolgimento. Mentre ci godiamo i prodotti e i software che fluiscono a fiumi dalla Silicon Valley, dovremmo ricordare i suoi umili inizi e il coraggio degli ingegneri Apollo che ebbero l’audacia di scegliere un circuito che concentrava ben sei dispositivi su una minuscola striscia di silicio.
