因太空任务而生的软硬件科技正造福广大人群

在美国，设计并打造第一颗实际IC──被应用于人类首度登陆月球的阿波罗号(Apollo)宇宙飞船──的人们，无意间也成为硅谷之父；“那是一群改变了世界的人，”电脑历史博物馆(ComputerHistoryMuseum)的半导体馆馆长DavidA.Laws接受《EETimes》访问时表示：“大家都认识他们，他们是硅谷的英雄人物。”

如美国国家航空太空博物馆(Smithsonian'sNationalAirandSpaceMuseum)网站的一篇文章所写：“阿波罗号合约并非让硅谷成为硅谷的唯一理由，却是一个主要因素。”与应用于美国太空总署(NASA)目前Artemis登月任务所使用之电脑的IC与软件相较，应用阿波罗任务的IC与软件功能非常有限。

“在阿波罗号，他们用很多开关处理大部分的功能，而且他们只在登陆月球时用电脑来做一点导引与导航控制；”NASA的猎户座航空电子、动力与软件经理MattLemke接受《EETimes》采访时表示：“今天在猎户座，所有东西都是以电脑控制，很少用到开关，除非有相当紧急的状况必须要绕过电脑。”

站在中间的说故事人DavidA.Laws，以及阿波罗号使用之IC原型的创造者，从左至右分别为JayLast、IssyHass、Laws、LionelKattner与RobertNorman。(来源：DavidA.Laws)

还有其他的不同。猎户座配备了4台Honeywell的电脑，内含IBMPowerPC750X单核心处理器，软件则是由洛克希德马汀公司(LockheedMartin)编写。Lemka表示：“4台电脑都执行同样的程序码，我们会检查每一个位确保输出良好；如果输出有不同，就会让那台电脑进入‘失效静默’(failssilent)状态，它会停止传输，也因此不会输出任何错误到宇宙飞船的汇流排。”

Lemke指出，猎户座在2022年执行Artemis1无人月球轨道任务时，曾遭遇两次辐射袭击，其中一台电脑进入失效静默，自行重设，20秒之后又再度加入其他电脑。那些电脑与应用在波音(Boeing)787飞机的电脑是相同型号，但猎户座的硬体经过强化，可耐受振动、高温与冲击事件。

猎户座电脑的一些外部零件也被替换为更能抗辐射的材料，以承受穿越范艾伦辐射带(VanAllenbelt)与深太空的任务。此外，电脑的操作系统程序码被划分为不同的系统，像是推进、导航、生命维持…等等，若某个部分出现故障，就不会影响到其他功能。

“每一台电脑的设定都是它们在驾驶宇宙飞船、认为是自己在负责；”Lemke解释：“所以如果任何一台电脑因为某个理由出现混乱，就会进入失效静默，然后其他电脑还是认为它们在驾驶宇宙飞船，也会继续让宇宙飞船航行。”

阿波罗号任务的其他重要推手

而除了Honeywell、IBM，以及洛克希德马汀的前身之一洛克希德(Lockheed)等公司，在阿波罗号任务期间都已经存在，该宇宙飞船上的电脑ApolloGuidanceComputers(AGCs)其实是由麻省理工学院(MIT)设计，并由雷神公司(Raytheon)打造。

NASA委托打造了两个版本，BlockII设备将在技术上获益于以BlockI电脑执行较早无人飞行任务中学到的教训。

阿波罗号使用的芯片内部显微影像，由6个晶体管以及8个电阻组成。(来源：Smithsonian'sNationalAirandSpaceMuseum)

曾任职于FairchildSemiconductor行销部门的Laws在电脑历史博物馆网站所写的一篇文章，叙述了这样的故事：

AGC使用的IC，或说芯片，是由Fairchild设计打造；Fairchild将设计授权给Philco-Ford，后者生产了应用于所有载人任务使用的BlockII内部、总计达80万颗芯片中的大部分，包括1969年的首次人类登月任务。

BlockI电脑是从多个冰箱大小的机箱缩减至分配到两个立方英尺空间，在阿波罗4号与6号无人任务值勤。

BlockII使用了2,756颗扁平封装(flat-packchip)芯片，内含以1万6,536个晶体管实现的5,530个逻辑门。还有很多其他芯片，包括在该设备其他部位的数千颗离散晶体管，都在阿波罗11号上执勤。值得一提的例子包括由西屋(Westinghouse)打造的类比IC，用以控制拍摄将航天员阿姆斯壮(NeilArmstrong)在月球上说的那句名言“这是个人的一小步，却是人类的一大步”的摄影机、再透过电视信号传送到地球。

两台AGC──其中一台在指挥舱上，另一台在登月小艇上──在9次月球任务以及5次地球轨道任务都是零故障飞行。

这打破了那些认为IC是未经实证、对这类重要任务来说风险太高的批评，该电脑赢得了宇宙飞船上最可靠电子设备的赞誉。

影响深远

在1969年人类首度登陆月球的两年后，“硅谷”(Silicon Valley)这个名词在1971年出现在印刷媒体上──根据一篇被认为是该辞汇发明人的讣闻，那应该是第一次。

此外，根据前面Laws说的故事，在阿波罗任务使用的AGC，将几乎一个房间大小的电脑缩小到只有公文包尺寸，也开启了电子组件迷你化的先河。这也是软件开发的大跃进：首次将软件程序即时应用于控制可能对人类生命造成影响的活动。

而从阿波罗专案取得的技术进展，也让人类在几乎每一次的商业飞行中受益。”试想那些数字航空电子技术，能让人们安全驾驶宇宙飞船飞向月球…然后实际上也能安全返回地球；“AirDirectSolutions顾问系统工程师PaulKostek表示：”这整个概念证明能将数字航空电子放进飞机、并让飞机安全飞行，而现在每架飞机上都有好几百万行程序码。”

(参考原文：Comparing Tech Used for Apollo, Artemis NASA Missions，byIleneWolff)

本文同步刊登于台湾版《电子工程专辑》杂志2023年7月刊