50年前的那一天，全人類(lèi)千百年來(lái)的夢(mèng)想實(shí)現(xiàn)了，人類(lèi)首次登上月球。阿波羅登月背后的功臣是30多萬(wàn)名技術(shù)人員和14.5萬(wàn)行計(jì)算機(jī)代碼，目前代碼已在GitHub開(kāi)源。今天就跟我們一起回顧50年前的那個(gè)榮耀時(shí)刻。

時(shí)間：1969年7月21日02:56 UTC

地點(diǎn)：月球

阿姆斯特朗：我正在梯子下面。登月艙的踏板僅在表面凹陷約1、2英寸，盡管當(dāng)你靠近時(shí)表面看起來(lái)非常非常細(xì)膩，就像粉末一樣。

阿姆斯特朗：我將要踏上月球。

阿姆斯特朗：這是我個(gè)人的一小步，但卻是全人類(lèi)的一大步。

阿姆斯特朗：表面很細(xì)而且是粉狀的，我可以用腳趾把它撿起來(lái)。

指揮中心：尼爾，這里是休斯頓。我們聽(tīng)到了。

阿姆斯特朗：和我們的預(yù)期不同，四處走動(dòng)似乎沒(méi)有什么困難。

奧爾德林：從我們這里看起來(lái)非常漂亮。

阿姆斯特朗：它有一種自己獨(dú)特的荒涼之美，很像美國(guó)的許多沙漠，但是有所不同，這里真的是十分漂亮。

1969年7月16日，巨大的“土星5號(hào)”火箭載著“阿波羅11號(hào)”飛船從美國(guó)肯尼迪航天中心點(diǎn)火升空，開(kāi)始了人類(lèi)首次登月的太空征程。

三位執(zhí)行此任務(wù)的宇航員分別為指令長(zhǎng)尼爾·阿姆斯特朗（Neil Armstrong）和指令艙駕駛員邁克爾·科林斯（Michael Collins）以及登月艙駕駛員巴茲·奧爾德林（Buzz Aldrin）。

從左到右依次是：阿姆斯特朗、科林斯、奧爾德林

1969年7月20日，登月艙在月球表面成功著陸。1969年7月21日，阿姆斯特朗承載著全人類(lèi)的夢(mèng)想踏上月球表面，成為登月第一人。

50年前的這次成功登月實(shí)現(xiàn)了人類(lèi)千百年來(lái)的夢(mèng)想，也讓我們對(duì)月球有了更全面的認(rèn)知。此外，登月還促進(jìn)了航天技術(shù)和計(jì)算機(jī)的發(fā)展。

要知道阿波羅登月用的計(jì)算機(jī)，主頻只有2MHz，RAM和ROM分別只有2K和36K。阿波羅計(jì)劃對(duì)計(jì)算機(jī)性能的要求，讓美國(guó)科學(xué)家們認(rèn)識(shí)到計(jì)算機(jī)的重要性。

所以憑借阿波羅計(jì)劃中的技術(shù)積累，美國(guó)大力發(fā)展微電子領(lǐng)域，20世紀(jì)70年代先后誕生了微電子處理器和微型計(jì)算機(jī)等。

50周年紀(jì)念：NASA公布阿波羅登月地點(diǎn)全景圖片

17日，為了紀(jì)念阿波羅登月50周年，NASA約翰遜航天中心(Johnson Space Center)的圖像專家們將阿波羅登月地點(diǎn)的圖像“拼接”在一起，并發(fā)布了47張登陸地點(diǎn)全景圖片。

“阿波羅”號(hào)宇航員拍攝的個(gè)人照片由NASA約翰遜分站的圖像專家沃倫·哈羅德(Warren Harold)整理，阿波羅17號(hào)宇航員哈里森·“杰克”·施密特(Harrison “Jack” Schmitt)是唯一一位在月球上行走的地質(zhì)學(xué)家，他證實(shí)了這些照片所代表的獨(dú)特視角的準(zhǔn)確性。

Schmitt表示：

月球上的陶勒斯-利特羅山谷是太陽(yáng)系中最壯觀的自然景觀之一。

山谷的山壁被陽(yáng)光燦爛地照亮，比大峽谷還要高，北面高達(dá)4800英尺，南面高達(dá)7000英尺。

與此同時(shí)，山峰的背景是黑色的，這與人類(lèi)在地球的體驗(yàn)/印象截然不同，形成了鮮明的對(duì)比。

阿波羅17號(hào)的全景圖也被轉(zhuǎn)換成一幅身臨其境的全景圖，可以在NASA約翰遜的Facebook賬戶上看到。

想要了解更多相關(guān)圖片，讀者可前往下方鏈接查看：

https://flic.kr/s/aHsjHYKZe3

阿波羅制導(dǎo)計(jì)算機(jī)(AGC)代碼開(kāi)源，登GitHub熱榜第一

而就在今天，GitHub一個(gè)名叫“Apollo-11”的項(xiàng)目榮登今日趨勢(shì)榜第一，已獲33000+顆星。

項(xiàng)目地址：

https://github.com/chrislgarry/Apollo-11/blob/master/README.zh_cn.md

該項(xiàng)目是阿波羅11號(hào)制導(dǎo)計(jì)算機(jī)(AGC)中的指令模塊(Comanche055)和登月模塊(Luminary099)的原始代碼。

項(xiàng)目的電子化過(guò)程是由Virtual AGC和MIT Museum共同完成。

上世紀(jì)60年代，MIT一起實(shí)驗(yàn)室的程序員們需要給登月計(jì)劃開(kāi)發(fā)飛行控制軟件，但是當(dāng)時(shí)并沒(méi)有現(xiàn)在如此成熟的技術(shù)，他們必須自己打造一套系統(tǒng)。

于是，他們提出了一種存儲(chǔ)計(jì)算機(jī)程序的新方法——線存儲(chǔ)器，并創(chuàng)造了一種特殊版本的匯編語(yǔ)言。現(xiàn)在許多程序員聽(tīng)到“匯編語(yǔ)言”都有可能瑟瑟發(fā)抖，而MIT的程序員為阿波羅制導(dǎo)計(jì)算機(jī)(AGC)編寫(xiě)了許許多多這種晦澀難懂的代碼。

那么剛才說(shuō)到的“許許多多”到底有多少行代碼呢？請(qǐng)看下圖。

阿波羅登月計(jì)劃軟件工程主管MargaretHamilton，及她身旁一大堆AGC代碼文件

AGC代碼其實(shí)早在2003年的時(shí)候由Ron Burkey上傳到了網(wǎng)絡(luò)。他根據(jù)MIT在網(wǎng)上發(fā)布的原始硬拷貝的掃描件進(jìn)行了轉(zhuǎn)錄。

雖然Burkey為此付出了許多，但對(duì)于當(dāng)今很多開(kāi)發(fā)者來(lái)說(shuō)，AGC代碼本身還是有些晦澀難懂。后來(lái)NASA的一位實(shí)習(xí)生Chris Garry將AGC代碼完整地上傳到了GitHub。

很快，這份資源在網(wǎng)絡(luò)上迅速傳開(kāi)，但是讓人們感興趣的點(diǎn)卻更多的在于這份代碼的注釋——著實(shí)過(guò)于詼諧幽默了。

例如，在登月模塊(Luminary099)文件夾中，有一個(gè)名為BURN_BABY_BURN--MASTER_IGNITION_ROUTINE.agc的文件，中文可以叫做“燃燒吧，寶貝，燃燒吧——控制點(diǎn)火程序”，從名字上來(lái)看就非常的有意思了。

文件地址：

https://github.com/chrislgarry/Apollo-11/blob/master/Luminary099/BURN_BABY_BURN--MASTER_IGNITION_ROUTINE.agc

在開(kāi)頭的注釋中，這樣寫(xiě)道：

“燃燒吧，寶貝，燃燒吧”可追溯到1965年的洛杉磯騷亂，當(dāng)時(shí)著名DJ、電臺(tái)所有者“偉大的蒙塔古”（Magnificent Montague）在打碟時(shí)使用了這句話。偉大的蒙塔古是上世紀(jì)50年代中期至60年代中期，在芝加哥、紐約和洛杉磯極富感召力的靈歌代表人物。

更多有趣的注釋，讀者可前往該項(xiàng)目自行探索：

https://github.com/chrislgarry/Apollo-11/tree/master/Luminary099

阿波羅11號(hào)的大腦：這是人類(lèi)的勝利，也是機(jī)器的勝利

也許阿波羅11號(hào)登月任務(wù)中最具戲劇性的時(shí)刻是當(dāng)“鷹號(hào)”登月艙開(kāi)始最后一次降落到月球表面時(shí)，飛船的電腦超載了！

1969年7月20日，尼爾·阿姆斯特朗在離月球表面幾英里的上空盤(pán)旋，尋找一個(gè)安全的落腳地來(lái)創(chuàng)造歷史。

把第一批人送到月球的燃料僅剩幾分鐘可用。在阿波羅11號(hào)狹窄的月球著陸器上，一個(gè)功率計(jì)突然失靈了。通訊開(kāi)始淡入淡出。然后，警告開(kāi)始閃爍：程序報(bào)警。程序報(bào)警。(Program alarm. Program alarm.)

機(jī)上的電腦一共發(fā)出了五次緊急信號(hào)，這是阿姆斯特朗和機(jī)組成員奧爾德林從未練習(xí)過(guò)的。

在那一刻，兩名宇航員的生命、30多萬(wàn)名技術(shù)人員的努力、8年耗資250億美元的工作，以及一個(gè)國(guó)家的驕傲，都取決于幾行開(kāi)創(chuàng)性的計(jì)算機(jī)代碼。

一份18英寸厚的打印文件顯示了控制阿波羅登月艙降落到月球的部分計(jì)算機(jī)代碼。圖:《華爾街日?qǐng)?bào)》TONY LUONG

人類(lèi)從來(lái)沒(méi)有在0和1的代碼上冒過(guò)這么大的風(fēng)險(xiǎn)。然而，他們決定相信機(jī)器和代碼，最終，阿姆斯特朗和奧爾德林作為第一批登上月球的人收獲了榮耀。

“軟件拯救了任務(wù)，”85歲的弗雷德·馬丁(Fred Martin)說(shuō)，他負(fù)責(zé)了阿波羅制導(dǎo)程序開(kāi)發(fā)的大部分內(nèi)容。

沒(méi)有阿波羅飛船上的電腦，就沒(méi)有登月，就沒(méi)有勝利的第一步，就沒(méi)有人類(lèi)太空旅行的高潮。50年后來(lái)看，登月是人類(lèi)的偉大勝利，也是機(jī)器的勝利，標(biāo)志著計(jì)算機(jī)歷史上最重要的15分鐘。

“他們把計(jì)算機(jī)放在這個(gè)雄心勃勃的項(xiàng)目的中心，”計(jì)算機(jī)歷史博物館軟件歷史中心主任David C. Brock說(shuō)。“這是對(duì)這項(xiàng)技術(shù)的真正考驗(yàn)，也是對(duì)每個(gè)人的信念和愿望的考驗(yàn)。”

阿波羅11號(hào)登月艙“鷹號(hào)”在分離后，開(kāi)始在計(jì)算機(jī)引導(dǎo)下降落到月球表面 來(lái)源：NASA

阿波羅制導(dǎo)計(jì)算機(jī)(AGC)是第一臺(tái)數(shù)字飛行計(jì)算機(jī)、是迄今為止最先進(jìn)的微型計(jì)算機(jī)、是第一臺(tái)使用硅芯片的計(jì)算機(jī)，同時(shí)也是第一臺(tái)機(jī)組人員生命依賴于其功能的機(jī)載計(jì)算機(jī)。

今天，如果你將 NASA 使用的計(jì)算能力與任何常見(jiàn)設(shè)備進(jìn)行比較，都會(huì)覺(jué)得不可思議。比如，iPhone 的處理能力是 Apollo 11 計(jì)算機(jī)的 100,000 多倍；憑借 4GB 的 RAM，iPhone擁有超過(guò)Apollo 11 計(jì)算機(jī)100萬(wàn)倍的內(nèi)存，而 512GB 的存儲(chǔ)空間則相當(dāng)于Apollo 11 計(jì)算機(jī)的700萬(wàn)倍。

任何現(xiàn)代設(shè)備都具有比早期機(jī)器更大的原始計(jì)算能力，但是 Apollo 計(jì)算機(jī)非常強(qiáng)大，可靠，并且完成了它的任務(wù)。你無(wú)法用智能手機(jī)將宇宙飛船引導(dǎo)到月球上。

阿波羅制導(dǎo)計(jì)算機(jī)(AGC)

阿波羅制導(dǎo)計(jì)算機(jī)(AGC)和DSKY

阿波羅制導(dǎo)計(jì)算機(jī)由MIT儀器實(shí)驗(yàn)室開(kāi)發(fā)，它的外表就像是一個(gè)由兩部分組成的黃銅手提箱，裝在航天器的命令模塊(CM)和月球模塊(LM)中，總長(zhǎng)61×32×17 厘米、重 14 公斤。宇航員使用數(shù)字顯示器和稱為 DSKY 的鍵盤(pán)與 AGC 通信。

安裝在指揮艙控制面板上的AGC的顯示屏和鍵盤(pán)（DSKY）接口

命令模塊中的AGC有兩項(xiàng)主要工作。首先，它計(jì)算了到達(dá)月球的必要航線，由宇航員在飛行中使用的六分儀進(jìn)行天文測(cè)量校準(zhǔn)，這個(gè)六分儀與航海中使用的六分儀沒(méi)有什么不同。他們會(huì)把月亮、地球或太陽(yáng)排成一條直線，用另一條線確定恒星的位置。計(jì)算機(jī)將精確地測(cè)量這些角度并重新計(jì)算其位置。

其次，命令模塊控制了航天器的許多物理部件。AGC可以與航天器內(nèi)的150個(gè)不同設(shè)備進(jìn)行通信，這是一項(xiàng)極其復(fù)雜的任務(wù)。

第一臺(tái)使用集成電路的計(jì)算機(jī)

阿波羅制導(dǎo)計(jì)算機(jī)中的扁平封裝集成電路

最初的重點(diǎn)放在硬件上。MIT儀器實(shí)驗(yàn)室的計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)師決定使用集成電路或硅 “芯片” 來(lái)構(gòu)建計(jì)算機(jī)。

Apollo 中使用的硅芯片內(nèi)部的微觀視圖

現(xiàn)在來(lái)看，這似乎是顯而易見(jiàn)的，因?yàn)榻裉煳覀冊(cè)谌魏蜗M(fèi)設(shè)備中享受著集成電路技術(shù)的成果。但是在 20 世紀(jì) 60 年代早期，當(dāng)做出這個(gè)決定時(shí)，硅芯片未經(jīng)測(cè)試，其可靠性是一個(gè)很大的未知數(shù)。

盡管有爭(zhēng)議，MIT儀器實(shí)驗(yàn)室的工程師對(duì)他們的設(shè)計(jì)進(jìn)行了有力的辯護(hù)，并說(shuō)服了NASA。實(shí)驗(yàn)室與發(fā)明集成電路的飛兆半導(dǎo)體公司密切合作，以確保可靠性。

芯片在嚴(yán)格的溫度，振動(dòng)，污染等條件下進(jìn)行了測(cè)試。最終，命令模塊和月球模塊上的阿波羅制導(dǎo)計(jì)算機(jī)在任務(wù)期間沒(méi)有遇到過(guò)硬件故障。

“動(dòng)詞”“名詞”編碼的交互設(shè)備

宇航員通過(guò) DSKY 與 AGC 通信

宇航員通過(guò)DSKY與計(jì)算機(jī)通信，輸入數(shù)字，然后得到回復(fù)。用戶界面系統(tǒng)依賴于一系列的程序代碼，以及“動(dòng)詞”和“名詞”代碼。動(dòng)詞是計(jì)算機(jī)可以做的事情(如“78 UPDATE PRELAUNCH AZIMUTH”)。名詞是數(shù)值量或測(cè)量值(“33 TIME OF IGNITION”)。

阿波羅制導(dǎo)計(jì)算機(jī)中動(dòng)詞和名詞的部分?jǐn)?shù)字代碼列表，打印在側(cè)板上供快速參考

“編織”的軟件

同時(shí)瑪格麗特·漢密爾頓 (Margaret Hamilton)領(lǐng)導(dǎo)軟件設(shè)計(jì)。當(dāng)人們認(rèn)識(shí)到軟件對(duì)于登月任務(wù)真正重要時(shí)，漢密爾頓的團(tuán)隊(duì)擴(kuò)大到了350人。他們編碼的系統(tǒng)非常先進(jìn)。

瑪格麗特·漢密爾頓領(lǐng)導(dǎo)350人的軟件團(tuán)隊(duì)

但它的大多數(shù) “軟件” 實(shí)際上都是硬連線的：程序是編織的，用微小的甜甜圈形狀的金屬 “核心” 像串珠一樣串在一組電線上，電線在圈外面代表0，電線穿過(guò)圈里面代表1。

一旦制作完成，就無(wú)法改變繩子內(nèi)部的單個(gè)位，因此對(duì)軟件的任何更改都需要重新編織一條全新的繩子，而且最后一刻的更改是不可能的。

早期版本的阿波羅制導(dǎo)計(jì)算機(jī)，稱為AGC-3

47年了，人們?yōu)楹尾辉俚窃铝耍?/p>

1972年12月11日，阿波羅17號(hào)在月球表面著陸。這是人類(lèi)最后一次載人登月，也是人類(lèi)最后一次離開(kāi)低地球軌道。40多年來(lái)，人們?cè)傥刺ぷ阍虑虻谋砻妗Ｔ谶~出了“人類(lèi)的一大步”之后，我們?yōu)槭裁床辉俚窃铝耍?/p>

原因眾說(shuō)紛紜，但一般認(rèn)為以下幾個(gè)因素是人類(lèi)登月計(jì)劃沒(méi)有再次實(shí)施的重要原因。

首先就是太貴了。作為阿波羅計(jì)劃的主要實(shí)施者，NASA在該計(jì)劃上一共花費(fèi)了240億美元，大約相當(dāng)于今天的1800億美元，在20世紀(jì)60年代中期，美蘇之間太空競(jìng)賽達(dá)到最高潮時(shí)，NASA每年經(jīng)費(fèi)占到美國(guó)聯(lián)邦總預(yù)算的4％以上，這在今天是完全不可想象的。在阿波羅計(jì)劃實(shí)施期間，總共雇用了約40萬(wàn)人，與全美20000家公司、大學(xué)和政府機(jī)構(gòu)有著合作關(guān)系。

阿波羅計(jì)劃是美國(guó)歷史上和平時(shí)期最大規(guī)模的一次大動(dòng)員。盡管美國(guó)宇航局是一個(gè)民用機(jī)構(gòu)，但阿波羅計(jì)劃成功的實(shí)施，是因?yàn)樗Y金充足，而且實(shí)施的是半軍事化管理模式：除了一人之外，所有宇航員都是從空軍飛行員和海軍飛行員中精心挑選的; 許多行政人員都在二戰(zhàn)中在軍隊(duì)中服役。在美國(guó)現(xiàn)有體制下，這種高度集中、準(zhǔn)軍事化管理的動(dòng)員模式很難長(zhǎng)期維持。

在此期間，人類(lèi)對(duì)航天探索的大方向也發(fā)生了重大變化，近地空間成為各大強(qiáng)國(guó)爭(zhēng)奪最激烈的新戰(zhàn)場(chǎng)，而且技術(shù)成本遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于登月。在當(dāng)時(shí)的冷戰(zhàn)背景下，前蘇聯(lián)已經(jīng)在將準(zhǔn)備與美國(guó)打擂臺(tái)的登月飛船改裝成近地空間站，美國(guó)的太空戰(zhàn)略發(fā)生重大轉(zhuǎn)移，導(dǎo)致阿波羅18號(hào)-20號(hào)直接被砍掉。

最后，除了邁出了“人類(lèi)的一大步”之外，月球很大程度上就是一片荒地，沒(méi)有發(fā)現(xiàn)有探索價(jià)值的跡象，同樣的事情，美國(guó)已經(jīng)前后做了6次，花了不少錢(qián)，虧本買(mǎi)賣(mài)也不能總做起來(lái)沒(méi)完。

總而言之就是，登月花錢(qián)太多，消耗太大，收益太少。另外，和你一直較勁的老對(duì)手已經(jīng)主動(dòng)放棄了，找不到繼續(xù)登月的理由了。

千百前來(lái)，人類(lèi)對(duì)月球的探索從未停止，以前如此，現(xiàn)在亦是如此。

人類(lèi)下一次登月又將會(huì)是何時(shí)呢？