L’AGS (Abort Guidance System)

Il DEDA (l’equivalente del
DSKY per l’AGS) nel LM

In linea con i requisiti della NASA, il Lunar Module venne equipaggiato con un sistema di navigazione alternativo al PGNCS. Si trattava dell’Apollo Abort Guidance System (AGS). Nel caso del Command Module se si interrompevano le comunicazioni, il Command Module poteva proseguire in maniera autonoma (come venne dimostrato nel corso delle prime missioni Apollo, ad esempio in Apollo 8). E viceversa, se si verificava un malfunzionamento del PGNCS era possibile per il Mission Control utilizzare i sistemi disponibili a terra per ovviare all’inconveniente. Ma per il Lunar Module, durante la discesa verso la superficie lunare, il ritardo dovuto alla comunicazione non permetteva questa soluzione; per questo venne creato l’AGS. Il suo unico scopo era guidare il LM verso un’orbita sicura e il rendezvous con il CM in caso di abort. Non era progettato per permettere l’allunaggio.

Si tratta probabilmente di uno dei sistemi meno citati nei rapporti delle missioni Apollo: ad esempio nelle 330 pagine dell’Apollo Spacecraft News Reference preparato per Apollo 11, non è presente nessun riferimento all’AGS a fronte delle pagine e pagine di descrizione dedicate a descrivere il PGNCS e le sue interfacce.

L’AGS operava in totale indipendenza e parallelamente al PGNCS del LM. In tal modo forniva all’equipaggio una serie di informazioni su posizione, velocità, orientamento e guida che permettevano di monitorare il funzionamento del sistema di guida principale. Nei periodi in cui il LM era dietro la Luna, fuori dal contatto radio col Mission Control, veniva utilizzato per verificare i dati relativi alla navigazione; una capacità che venne testata nei voli Apollo 9 e Apollo 10.

L’AGS era un computer completamente separato dall’AGC, con una diversa architettura, un set di istruzioni diverso, e un diverso ‘sistema operativo’. Nel corso del Programma Apollo non è mai stato ovviamente utilizzato per gestire un abort (non se ne sono mai verificati) ma in alcune occasioni ha dimostrato tutta la sua utilità.

Responsabile della progettazione e sviluppo non fu il MIT bensì la TRW e quindi non vi fu alcuna sovrapposizione di conoscenze e personale tra l’AGC e AGS. Alcune sovrapposizioni si ebbero però a livello ingegneristico; per entrambi i gruppi ad esempio si rese necessario l’uso di memoria basata sui nuclei di ferrite. Anche a livello di integrazione finale, l’unico legame tra i due sistemi fu una linea di downlink per permettere all’AGS di ricevere i dati di navigazione dell’AGC (ed evitare così i rischi di una procedura manuale di allineamento dei dati).

L’intero AGS occupava solo 0.085 metri cubici ed era costituito da 3 componenti fondamentali:

  • Abort Electronic Assembly (AEA): il computer

  • Abort Sensor Assembly (ASA): la IMU

  • Data Entry and Display Assembly (DEDA): l’interfaccia simile al DSKY

L’AGS e le sue connessioni

L’AGC fu un sistema pioniere nell’utilizzo della tecnologia “strapped-down” (“vincolato”, “assicurato”) nei sistemi di guida. La sua IMU non era stabilizzata tramite giroscopi (come quella del PGNCS) bensì saldamente ancorata al veicolo con i 3 accelerometri e gli altri componenti allineati con gli assi principali del veicolo. L’accuratezza del sistema di riferimento inerziale era minore ma comunque sufficiente per l’utilizzo a cui era destinato l’AGS e l’utilizzo del telescopio e dei dati del rendezvous radar (tramite l’intervento manuale dell’equipaggio) miglioravano ulteriormente le performances. Il sistema offriva inoltre un notevole risparmio in termini di dimensioni, peso e consumi energetici. L’ASA era tutta contenuta all’interno di un blocco di berillio, fissato alla navigation base del LM.

Come base per l’AEA venne utilizzato il MARCO 4418 (MARCO era l’acronimo di Man Rated Computer), misurava 12,7 per 20,3 per 60,33 cm; pesava 14,83 kg ed assobiva 90 watt di potenza. Poiché accedeva alla memoria serialmente era più lento dell’AGC in quasi tutte le operazioni (con alcune eccezioni in cui era veloce quanto o più dell’AGC). Inizialmente aveva 4096 word di memoria: 2048 di memoria riscrivibile (RAM) e 2048 di ROM che, essendo costruite con la stessa tecnologia, avevano performance simili. Si trattava di un computer con una word a 18 bit: 17 per i dati e 1 per il segno. Gli indirizzi venivano gestiti su 13 bit e l’MSB (most significant bit, Bit più significativo) veniva utilizzato dalle istruzioni di indirizzamento indicizzato. Per cui una word di istruzione era composta da 5 bit per l’op-code, 1 bit per l’indirizzamento indicizzato e 12 per l’indirizzo vero e proprio. I dati erano memorizzati in complemento a 2 (come per l’AGC). Per i calcoli frazionari si utilizzava la disciplina del fixed-point, similmente al sistema usato dall’AGC e manualmente con i regoli calcolatori (era il programma a dover tenere traccia degli ordini di grandezza quando effettuava i calcoli). L’AEA poteva utilizzare i dati del Rendezvous Radar ma non quello del Landing Radar. Sembra che Gene Cernan racconti di aver trovato un metodo di utilizzare l’AGC per allunare senza l’ausilio dell’AGC.

Il DEDA era molto più piccolo e meno versatile del DSKY. Misurava 13.9 per 15.2 per 13.2 centimetri; si trovava nella parte in basso a destra del pannello di controllo del LM, proprio di fronte alla postazione occupata dal LMP. Era dotato di 16 bottoni: CLEAR, READOUT, ENTER, HOLD, PLUS, MINUS e le cifre 0-9. Aveva un display per la lettura dei dati (5 cifre più il segno) più un display di 3 cifre per gli indirizzi (mostrati in ottale). un approccio simile a quello usati per il computer usato sulla Gemini.

Lo sviluppo del software per l’AGS seguiva un piano ben preciso, controllato e dai tempi abbastanza brevi (simile a quello usato per l’AGC):

  • 12.5 mesi prima del lancio: la NASA consegnava alla TRW le informazioni preliminari sulle traiettorie e i requisiti di missione
  • 10.5 mesi: la NASA affettuava la Critical Design Review (CDR)

  • 6.5 mesi: la NASA effettuava il First Article Configuration Inspection (FACI)

  • 4.5 mesi: la NASA effettuava la Customer Acceptance Readiness Review (CARR)

  • 2 mesi: veniva effettuata la Flight Readiness Review (FRR) finale

  • 1.5 mesi: il nastro con la versione definitiva del programma veniva consegnato alla NASA

Uno dei metodi utilizzati per la verifica del software era unico per l’AGS. Per simulare il moto e fornire quindi un input realistico, i programmatori caricavano su un furgoncino l’hardware e iniziavano a girare per le vie di Houston verificando il comportamento dei programmi.

L’AGS e le sue interfacce

L’AGS come riportato sopra venne utilizzato in tre occasioni nel costo del Programma Apollo:

  • la prima volta, come da pianificazione della missione, nel corso di Apollo 10. Dopo la separazione del descent stage e prima dell’accensione del motore dell’ascent stage. L’episodio è famoso perchè un errata configurazione del LM (un errore umano nell’esecuzione di una checklist) provocò un’avvitamento dell’ascent stage stesso (subito riportato sotto controllo da Tom Stafford e Gene Cernan)

  • La seconda volta venne utilizzato durante la manovra di rendezvous di Apollo 11, quando la sequenza di manovre richieste provocò un gimbal lock del LM; l’AGS venne utilizzato per mantenere il controllo del’orientamento dell’ascent stage

  • il ruolo più importante mai svolto dall’AGS però si ebbe in Apollo 13; con le scorte di energia ed acqua limitate non si poteva pensare di mantenere attivo il PGNCS. Per questo, l’AGS venne utilizzato per tutto il viaggio di ritorno (dopo la PC+2 Burn), risultando essenziale per le due correzioni di rotta effettuate

Molti altri dettagli sono disponibili consultando l’ Abort Electronic Assembly Programming Reference. Altre informazioni sull’AGC le potete reperire sul sito del Virtual AGC Project.

Curiosità: il nome iniziale dell’AGS era “Backup Guidance System”, ma il suo acronimo, BUGS, non risultò gradito a chi ci lavorava. E se avete un minimo di conoscenza informatica, capite da soli il perchè🙂

7 Risposte to “L’AGS (Abort Guidance System)”

  1. interessantissimo! Ma segnalo un typo: “L’AGC era un computer completamente separato dall’AGC”. Chiaramente intendevate l’AGS….

  2. raghnor Says:

    Grazie per la segnalazione. Ora è a posto.

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