尼尔·阿姆斯特朗与巴兹·奥尔德林:50年前登月英雄的不为人知故事与黑科技影响
不为人知的英雄[]
50 年前的今日,一位名为尼尔·阿姆斯特朗(Neil Alden)的宇航员缓缓走下阿波罗 11 号太空飞船的悬梯。他的一只脚稳稳地踏在了月球的土地上。人类历经漫长岁月,终于冲破了赖以生存百万年的地球的束缚,抵达了那遥远且陌生的另一个星球。在那个激昂的年代,人类展现出了即便千万人阻挡也勇往直前的气魄。为了实现理想,他们研发出了一个又一个的黑科技,这使得后来的我们深感荣耀,并且这些黑科技一直被我们享用至今。想必很多人都知晓,宇宙飞船所使用的航天材料,不仅在航天领域被广泛应用,在汽车领域以及制表领域也有应用。而喷射式定发摩丝、太阳镜,甚至尿不湿等日常用品,也是因为登月而被发明出来的。
50年前的今天
巴兹·奥尔德林走下了鹰号登月舱的旋梯,接着加入到了尼尔·阿姆斯特朗身旁。图片是来自 NASA 的。
除此之外,存在着更多不被人们熟知的科技成果,且这些成果的影响更为深远。例如,在每一架太空飞船之上,都会安放一个被称作惯性基准组件 IRU 的黑盒子,而这个黑盒子是维持飞船机械稳定性的重要仪器。航天领域使用的惯性基准组件 IRU 造价非常高,常常达到上百万。然而,在登月成功之后,它的核心技术开始在日常生活中发挥重要作用。例如,用于笔记本电脑硬盘保护的加速度传感器就是由它衍生出来的,并且其售价还在 10 元以内。
毋庸置疑,尼尔·阿姆斯特朗和巴兹·奥尔德林代表全人类首先迈入了其他星球,他们值得赞颂。然而,在聚光灯背后,那些默默付出的人和事同样值得铭记。因为许多梦想实现的关键,正藏在人们看不见的地方,他们因隐秘而伟大。
最右是指令舱驾驶员迈克尔·科林斯
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1969 年 7 月 20 日,为确保“人类一大步”迈出后宇航员能顺利返回家园。另一位宇航员迈克尔·科林斯留在指令舱中,他独自一人。他驶离了那激动人心的历史现场,去完成属于他的工作,即绕月飞行,以便接应同伴归来。
隐藏人物
02
在太空探索的初期,真正意义上的计算机尚未被发明出来。工程所需要的那些庞大数据,都只能够依靠人工来进行核算。所以,当时的美国航天局聘请了数量众多的非裔美国女性,让她们来处理这些数据。在那个种族隔离还未被消除的时期,黑人女性身处由白人男性主导的 NASA 之中。她们只能使用单独的办公区域,使用单独的卫生间。并且,她们甚至要在摆放着“(有色人种计算师)”标志的位置上用餐。正因如此,她们就像被隐藏起来一样,不为人知,却在 NASA 中贡献着自己卓越的天资。奥斯卡入围影片《隐藏人物》根据同名小说改编,讲的是当时在 NASA 兰利研究中心“西区计算”部门工作的一群非裔美国女性的故事。她们极大地推进了科技的发展,并且确保了阿波罗项目的顺利实施。
在相当长的一段时间里,人类计算师一直是 NASA 数据运算的重要组成部分。1958 年时,第一台计算机来到了 NASA。为了把这台计算机运进机房,负责安装的工程人员只得把原本的门框给砸碎了。从这之后,电子计算机接过了有色人种计算师的工作,成为了人类登月计划的另一个“隐藏人物”。不破则不立。那被砸碎的门框,就好像是工业时代与电子时代之间的那道界限。那台机器的运算能力虽然远远比不上如今的计算机,然而它每分钟能进行 24000 次乘法运算,其运算能力依然比人脑高效许多,这正是如今人工智能技术的起始之处。
IBM计算机从一开始就在助力美国载人航天计划
1960 年,有一位博士(左),他是阿拉巴马州亨茨维尔马歇尔太空飞行中心计算中心的主任。还有一位博士,是该中心的部副主任。他们正在 IBM 7090 上模拟登月之旅。
一开始,人们对这个由集成电路板组成的“大家伙”怀有顾虑。宇航员们担心会因为停电或者其他小问题,最终致使自己的性命受到威胁。
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美国宇航员约翰·格伦上校在友谊 7 号宇宙飞船发射前提出要求,让那个女孩去核实数据。他表示如果女孩认为数据没有问题,自己就准备出发。他所说的“那个女孩”是“有色人种计算师”中的佼佼者,也就是《隐藏人物》的主角之一数学家凯瑟琳·约翰逊。而电影中的另一位主角多萝斯·沃恩,敏锐地察觉到了变革的气息。
多萝斯担任 NASA 西区计算部门主管。她认识到电子计算的出现会改变美国宇航局所采用的计算方法。之后,她自学了编程语言,并教导同事一起学习。这样做是为了让同事们为支持这次变革做好准备。她的远见卓识,使得美国宇航局的人类计算师顺利地转型成为该机构的第一批计算机编程人员。
图片故事
IBM & NASA
尼尔.阿姆斯特朗到访IBM
尼尔·阿姆斯特朗(最右)在位于美国纽约州 Owego 的 IBM 办公室与其他宇航员一同参观了双子座宇宙飞船模型。Owego 进行的测试运用了航天器模型以及 IBM 7090 编程,其就如同一台机载计算机。两年之后,阿姆斯特朗借助 IBM 计算机引导双子星 8 号在太平洋实现了安全着陆。
美国宇航局戈达德飞行中心,1965年
遥测数据要通过载人航天飞行网络上传到 NASA 太空船,雷达数据要通过载人航天飞行网络下载到控制中心,而载人航天飞行网络是由位于马里兰州戈达德太空飞行中心的 IBM 系统指挥和控制的。IBM 员工和 NASA 员工使用 IBM 7094 计算机来处理来自双子星任务的数据,阿波罗登月计划使用了第一批 IBM / 360 大型机。
IBM 工程师在佛罗里达州肯尼迪角的阿波罗发射期间,对阿波罗号的发射进行监控,同时监测土星仪器单元的数据。在整个载人航天计划中,IBM 的技术人员与 NASA 的工作人员一同并肩工作。
在肯尼迪角观看阿波罗发射。在肯尼迪角的阿波罗发射中心,技术人员通过监视器观看发射。美国国家航空航天局称,“载人飞行任务中计算机的故事,就是 NASA 与 IBM 密切且互利合作的故事。”
美国航天工程师尤金·克兰兹曾担任阿波罗 11 号项目的第一位当班飞行指挥官。他说:“若没有 IBM 及其所提供的系统,我们便无法成功登月。”事实确实如此。其中一个最典型的例子是,当阿波罗 11 号登月舱距离月球表面还有 400 英尺时,NASA 发现登陆用的计算机开始报错,一度想要终止登月。IBM 工程师进行了充分的预估,他们判断这一小小的故障不会对登月成功产生任何影响,并且通过这样的判断保证了登月计划能够顺利执行。
此外,阿波罗 11 号任务结束后不到 1 年,阿波罗 13 号任务开始了。然而,在飞船抵达月球之前,氧贮箱发生了爆炸。登月任务不得不立刻终止,为了让宇航员们能够安全地返回地球,重新计算登月舱的回程路线成为了亟待解决的难题。因为没有现成的程序,IBM 的工程师只能与时间展开竞赛,进行现场编程。他们最终花费了 2 个多小时。他们编写出了全新的程序。他们算出了所需的点火参数。他们将这些参数传回登月舱。这些帮助使得阿波罗 13 号顺利迫降在南太平洋上。
荣光之外的
登月之旅
03
有时,登月任务的紧迫性会促使许多尖端技术提前实现。太空飞船在飞行过程中需要进行高密度运算,然而在体积和重量都受到严格控制的情况下,它绝不可能携带像冰箱那么大的计算机升空。IBM 的工程师为此发明了微型集成电路,他们将 IBM® /360 大型机的尺寸缩减到了公文包大小。这一举措解决了太空飞行的一大难题,同时也为后来笔记本电脑的出现奠定了坚实的基础。
有许多像 IBM 一样的“隐藏人物”,它们处于“冷门”领域,却在登月计划中有着极大的功劳,之后在民用领域也展现出了强大的威力。例如“燃料电池”,它是太空飞船最可靠的动力来源,也是航天科技的标志,近几年兴起的氢燃料电池电动车,就是从它这里孵化并延伸出来的新概念。
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有“水净化系统”。起初 NASA 研发出一种小型便携装置,用于太空旅行中的净水工作。后续研究显示,此套设备在地球上的水净化方面也极为有用。该系统现今被用来保持冷却塔里的水清洁,对支持全球的空调运行有帮助。并且,这套系统已经开始用于清洁水池。
太空服的防火面料情况亦是如此。1967 年 1 年 1 月 27 日,执行“阿波罗 1 号”载人飞行任务的 3 名宇航员在进行发射前测试之时,指挥舱内发生起火情况,3 人全部壮烈地牺牲了。接着,NASA 始终在努力开发不易燃烧且稳定的纺织纤维。1971 年,NASA 与国际消防员协会展开了 FIRES 项目,把开发出来的新材料纳入到了消防员的防护装备当中。这种织物在 20 世纪 70 至 80 年代进入了美国的消防服务体系,目的是提升他们防护服的性能。如今,它依然被应用于各类领域,其中包括应急响应领域、汽车运动领域、军事领域以及工业领域等。
从 1961 年到 1972 年,整个登月计划历经 11 年时间。在这期间,有超过 30 万人参与其中,有 2 万家企业参与,有 200 多所大学参与,还有 80 多个科研机构参与。他们中的大部分人,就如同 IBM 一样,是默默奉献的“无名英雄”。正是因为他们的存在,所有的科技创想才得以变成现实。
探索之路不止
04
登月成功后的很多年,IBM 一直作为那个“看不见的伙伴”,来协助人类对未知进行探索。近日,由法国空中客车、德国航天局以及 IBM 三方合作构建的 AI 机器人 CIMON,顺利登上了太空。这个“重 11 磅的球形机器人”是人类的第一个人工智能宇航员助手,它将凭借面部表情和沟通理解能力,与国际空间站上的宇航员进行交谈,并且为宇航员提供协助。IBM 的 AI 技术让 CIMON 机器人能够具备“看见”的功能,能够具备“听见”的功能,能够具备“聊天”的功能,能够具备“飞行”的功能,能够具备“理解”的功能。借助这些功能,CIMON 可以帮助航天员在空间站更简单且更有效率地工作生活。同时,CIMON 还将被用于研究长期太空任务对机组成员的心理影响,并且会尝试找到减少压力的对策。
拥有着卡通笑脸的CIMON
航天员借助 CIMON ,无需手动操控计算机。并且能够通过语音与 CIMON 进行交流,从而更便捷地收到关于试验和运行的说明介绍。
如今看来,登月成功有着伟大之处。它作为里程碑,极大地提振了世界人民的信心。它还大大地推动了科技的进步,深刻地影响着当今人们的生活。这些故事告诉我们,不管技术有多强大,其本身都不能带来系统性的变革。要改变世界的运作方式,就需要我们拿出勇气、才能、勤勉、坚毅、机遇和疯狂。如果没有那些执着的心态、笃定的意志、隐秘的推动力量,很多超越时代的技术革新或许会因怀疑而不再前行。
50 年已经过去,人类探索的步伐一直没有停止。然而,未来和未知依然像宇宙那样广阔无边。今天,我们应当如何纪念那次了不起的冒险呢?所有背后那些艰辛的付出以及支持,都应该得到热烈的掌声。从人类发展的漫长历史角度来看,登月只是其中的一小步,计算机的出现也是一小步。但未来,我们肯定还要走向更远的地方,去收获更多的光荣与梦想。
视频故事
IBM & NASA
IBM与登月50周年的故事
听听当年见证了那次仰望星空浪漫冒险的 IBM 工程师们,讲述他们与登月的故事。
人类无法做到那样快速地计算。然而,电脑却能够做到。并且我们具备制造电脑的能力,而且我们已经将其实现了。
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