Множество цифровой и бытовой техники пришло к нам из космоса. Ян Эвенден рассказывает подробно.
![](https://habrastorage.org/getpro/habr/upload_files/226/28b/240/22628b240427976383cf29d6672a0088.jpg)
Часть 1
То самое космическое агентство НАСА никогда не привязывало людей к петардам и не запускало их на Луну. Нет, оно и сейчас так не делает. Вместо этого агентство двигает вперёд робототехнику и комплектует экспедиции на МКС.
А ещё НАСА отправило три зонда, и все они сейчас пытаются покинуть пределы солнечной системы. Самый быстрый космический корабль в их числе. Оно же высадило роботов на Марс, а также направило аппараты для исследования Меркурия и планет юпитеровой группы. Его новый марсоход – это вооруженный лазером ровер размером с легковой автомобиль, с ядерной силовой установкой и вертолётом на борту.
Попутно НАСА внедряло новые технологии. Одни вещи настолько вошли в обиход, что мы почти не замечаем их, а другие стали неотъемлемой частью наших ПК. Жизненно важные, футуристичные, ставшие городскими легендами – далее приводятся изобретения НАСА, которые более всего помогли человечеству.
Портативный компьютер
Как известно, без бортовых управляющих компьютеров в космосе никуда. Однако со временем появилась нужда в компьютерах общего назначения. Бежевые коробки с ЭЛТ-мониторами были тяжёлыми и громоздкими и потому не годились для полёта на шаттле. По этой причине инженеры стали думать в сторону портативных компьютеров. И хотя на дворе стояли 1980-е годы, лэптопы были довольно примитивными.
В 1982 году, однако, компания GRiD выпустила Compass – компьютер, который очень напоминал современный ноутбук. Он работал на процессоре Intel 8086 и имел в запасе до 512 Кб энергонезависимой памяти на ЦМД (вышедшая ныне из употребления, но очень надёжная технология, устройства на ней, однако, имели свойство сильно нагревать компьютер) и подключаемые диски. Магниевый корпус служил радиатором для CPU, памяти и большого плазменного экрана 320 х 240 (он отображал содержимое даже при очень сильном солнечном свете благодаря ярко-оранжевому текстовому дисплею). Ноутбук шёл вместе с предустановленными офисными программами и стоил примерно 23 000 долл. по сегодняшним деньгам (8 тыс. долл. в 1982-м).
НАСА и армия США не смотрели на ценник и охотно приняли маленькую машину, запустив её на орбиту в 1983-м. Её конкуренты, Osborne 1 и Compaq Portable, использовали ЭЛТ-мониторы и уступали Compass по крутизне (по некоторым данным, одно такое устройство выжило после катастрофы шаттла «Челленджер» в 1986-м).
![Астронавт О. Крейтон позирует на фоне портативного компьютера GRiD Compass на борту шаттла «Дискавери» 18 июня 1985 года. Астронавт О. Крейтон позирует на фоне портативного компьютера GRiD Compass на борту шаттла «Дискавери» 18 июня 1985 года.](https://habrastorage.org/getpro/habr/upload_files/bae/aa3/baa/baeaa3baaec261fc57c3eddf75947cb0.jpg)
Что касается программного обеспечения, SPOC (переносной бортовой компьютер Шаттла – так теперь назывался портативный компьютер от GRiD) получил специальное графическое ПО, чтобы отображать позицию орбитального аппарата относительно Земли, и резервную копию программы для возвращения в атмосферу.
Благодаря баснословным ценам Compass стал символом достатка во многих фильмах: SPOC был замечен в «Чужом», «Уолл-стрит» и «Криминальном чтиве». Если интересно увидеть ноутбук вживую, сходите в Национальный музей авиации и космонавтики в Вашингтоне. SPOC был первым лэптопом современного образца, а влияние этого ноутбука сильнее, чем его магниевое покрытие: дизайн раскладушки, плоский экран и хранилище, где нет двигающихся частей (безусловно, предшественник нынешнего SSD).
На сегодняшний день Lenovo ThinkPad является единственным официально одобренным компьютером для использования на МКС в НАСА. Всего их более 80 штук, и работают они на Debian Linux. Некоторые из них подключены к центральному компьютеру МКС в качестве удалённых терминалов для взаимодействия с отдельными частями аппаратного обеспечения. Российские космонавты тоже пользуются Linux, хотя о характеристиках их систем известно мало, и оттого их частенько называют «русские лэптопы».
Импульсный источник питания
Бортовой управляющий компьютер КА «Аполлон» приводят в качестве примера того, как можно сделать многое при очень ограниченных ресурсах. Он работал на частоте 2 МГц, имел достаточно оперативной памяти для хранения 2 048 16-битных «слов» и весил 31 кг. Добавьте к этому Исаака Ньютона и несколько цифр от числа «пи» – и это всё, что вам понадобится для того, чтобы запустить три человека на лунную орбиту. Интересно, что питание бортовой компьютер получал от импульсного стабилизатора напряжения – того же источника питания, что и снабжает током наши ПК.
![Если уж источники питания могли снабжать энергией бортовые компьютеры на космических ракетах, то поставлять питание на ПК не представляет для них никакой проблемы. Если уж источники питания могли снабжать энергией бортовые компьютеры на космических ракетах, то поставлять питание на ПК не представляет для них никакой проблемы.](https://habrastorage.org/getpro/habr/upload_files/376/248/7bf/3762487bfb90ba5f3ae6252a8f337f25.jpg)
В то время как корабли серии «Джемини» управлялись вручную, капсулы «Аполлона» контролировались компьютерами, за исключением тех случаев, когда аппарат приземлялся. На каждую миссию на Луну бралось по два бортовых управляющих компьютера: один находился в командном отсеке, а другой – в лунном посадочном модуле (за исключением «Аполлона 8» – он не приземлялся).
Для производства управляющих компьютеров MIT применила новую технологию – сделанную из кремния «интегральную микросхему». Было много споров по поводу того, будет ли она работать или нет, и потому IBM спроектировала систему резервного копирования. Система MIT была трижды задублирована, и потому проблем с оборудованием у астронавтов не было.
Но вернёмся к источнику питания. MOSFET (полевой транзистор со структурой металл-оксид-полупроводник) был изобретён в Лаборатории Белла в 1959 году и широко использовался в импульсных источниках питания. Преимуществами метода являются более высокая эффективность, уменьшенные габариты и вес устройства, а также более широкий спектр напряжения и частоты питающей сети по сравнению с линейным регулятором.
Сейчас импульсные источники питания используются повсеместно – от ПК до зарядки для телефона. Нередко они имеют универсальный разъём, и потому могут принимать любую допустимую мощность на входе.
Стандарт ATX предлагает линии 3.3В, 5В и 12В с выходной мощностью более 500 Вт. Для сравнения бортовой компьютер КА «Аполлон» предлагал 4В (CPU) и 14В (память и интерфейс) с электрической выходной мощностью в 55 Вт.
Компьютерная мышь
Создание координатного манипулятора не является целиком заслугой НАСА – он появился ещё в конце 1940-х, когда британская корабельная система управления огнем отслеживала входящий в воздушные границы самолёт и высчитывала, где можно разместить ракеты для того, чтобы создать ему препятствие. Британское правительство одно время считало эту разработку государственной тайной, но недолго, а в 1960-х НАСА искало способы управления данными на экране компьютера. Дуглас Энгельбарт из Стэнфордского исследовательского института, Калифорния, занимался созданием того, что сегодня мы назовём GUI (графический пользовательский интерфейс) – растрового экрана компьютера, гипертекста, инструментов взаимодействия машины и человека.
НАСА заинтересовали разработки Энгельбарта, и потому агентство выделило исследователю средства на разработку манипулятора. Первая мышь представляла собой деревянное устройство с двумя колёсиками внизу, расположенных перпендикулярно друг другу, и шарнирный механизм, посредством которого можно было рисовать прямые линии. Его спроектировал ведущий инженер Энгельбарта – Билл Инглиш. Устройство получило патент от Стэнфорда в 1970 году и было названо «индикатор положения X-Y для системы отображения». Название «мышь» устройство получило из-за шнура, который напоминал хвост, а курсор на экране прозвали «жуком», потому что его было не так-то легко поймать.
![Прототип компьютерной мыши Энгельбарта и Инглиша. Прототип компьютерной мыши Энгельбарта и Инглиша.](https://habrastorage.org/getpro/habr/upload_files/e06/bfb/cdf/e06bfbcdf8287e5a7619c2a4d0ea69b5.png)
«Мы искали лучшее, т. е. наиболее эффективное устройство, – рассказывал Энгельбарт. – На выделенные НАСА средства наша команда составила комплект простых заданий, чтобы группа волонтёров выполнила их с применением различных устройств. Мышь превзошла остальных конкурентов. Приборы вроде светового пера отнимали слишком времени: пользователям приходилось постоянно брать в руки указатель и тянуться к монитору».
Никаких лицензионных платежей Энгельбарту не отчислялось, а сам Стэнфорд впоследствии продал лицензию Apple за 40 000 долл. Единственной проблемой с мышкой, которая возникла у НАСА, по словам Энгельбарта, было то, что она постоянно уплывала из-под рук из-за нулевой гравитации.