Podręczny komputer ery kosmicznej. Od wahadłowców po... filmowe scenografie

Miniaturyzacja i adaptacja - czyli pierwszy "laptop" w kosmosie

Początki ery komputeryzacji (sięgające lat 40. XX wieku) nieodłącznie kojarzą się z wielkopowierzchniowymi konstrukcjami pokroju amerykańskiego ENIACa (Electronic Numerical Integrator And Computer), brytyjskiego Colossusa i niemieckich Z1-Z3. Trzy dekady później dynamicznie postępująca miniaturyzacja i rozwój podzespołów doprowadziły do opracowania prekursorów pierwszych w pełni przenośnych urządzeń z prawdziwego zdarzenia - także takich, które mogły znaleźć zastosowanie w najbardziej wymagających środowiskach i przy realizacji specyficznych zadań: militarnych i inżynieryjnych.

Pomimo początkowych wyzwań związanych z ergonomią i odpowiednim zasilaniem, nowa technologia "odnalazła się" także w dziedzinie lotów kosmicznych, będąc kluczem do jej dalszego rozwoju. Komputery były w kosmosie potrzebne nie tylko po to, aby obsługiwać skomplikowane systemy sterowania i telemetrii, ale także po to, aby bezpośrednio ułatwić załogom wykonywanie bardzo skomplikowanych operacji przed i w trakcie misji.

Co do ogółu, komputeryzacja przyczyniła się do dynamicznego rozwoju systemów satelitarnych, telekomunikacji czy rozpoznania. Bez nich nie byłoby możliwe przeprowadzenie misji międzyplanetarnych z wykorzystaniem sond, lądowników, a także samo umieszczenie człowieka w kosmosie na dłużej niż kilka godzin – wszakże, zaawansowane systemy podtrzymywania życia kontrolowane są przez następców maszyn liczących z progu lat czterdziestych. Moglibyśmy też zapomnieć o lotach na Srebrny Glob – sterowaniem statku Apollo zajmował się legendarny Apollo Guidance Computer, którego kod źródłowy można podejrzeć w jednym z repozytoriów GIT. O komputerach pokładowych statków Gemini, Sojuz czy samych wahadłowców także można pisać wiele.

Osobnym ciekawym zagadnieniem są tutaj podręczne i przenośne systemy komputerowe, które także szybko trafiły na pokłady załogowych statków kosmicznych, aby towarzyszyć ludziom przy realizacji ich zadań. Tutaj wyróżnia się historia pierwszego przenośnego urządzenia komputerowego z odporną konstrukcją zawiasową i składanym ekranem, jakie poleciało w przestrzeń kosmiczną na pokładzie amerykańskiego wahadłowca. Był nim zaprezentowany w kwietniu 1982 roku komputer GRiD Compass (spółki GRiD Systems Corporation).

Ważący 5 kilogramów wytrzymały protoplasta dzisiejszych laptopów miał w pierwotnej wersji (GRiD 1101) wyświetlacz plazmowy o przekątnej 8,5 cala (21,6 cm) i mógł wyświetlać w kolorze 3200 znaków (w 25 wierszach po 128 kolumn) środowisko pracy w trybie tekstowym lub w graficznym 76 800 (320x240) pikseli. "Mózgiem" komputera był szesnastobitowy Intel 8086, który sterował jednostką centralną, mając do dyspozycji maksymalnie 512 kilobajtów pamięci RAM i 340 kb nieulotnej. Do komunikacji wykorzystywał 19-pinowy port SERIAL, port IEEE-488 I/O (służący do podpięcia stacji dyskietek lub dysku twardego), oraz modem (operujący z prędkością 1200 bitów na sekundę).

Wariant "kosmiczny", opracowany na zamówienie NASA był nieznacznie dostosowany sprzętowo do pracy w przestrzeni pozaziemskiej. Modyfikacje obejmowały m.in. specjalny przewód łączący komputer ze źródłem zasilania promu i mały wentylator, aby zrekompensować brak konwekcyjnego chłodzenia w kosmosie.

W kwestii oprogramowania, ówcześnie nie było dużego wyboru. Konsument domyślnie otrzymywał Compass Computer Operating System i pakiet aplikacji biurowych, tudzież: procesor tekstu, arkusz kalkulacyjny, emulator terminala, program do obsługi bazy danych i standardowe oprogramowanie biznesowe. Opcjonalnie istniała możliwość systemów operacyjnych opartych na DOS (Disk Operating System), co ze względu na ich ogromną popularność dawało szansę na dostęp do szerokiej gamy programów użytkowych.

GRiD Compass, jako rynkowa nowinka i urządzenie o zastosowaniach specjalistycznych, miało zaporową cenę, czyli 8150 ówczesnych USD (ekwiwalent 23 tysięcy USD w 2021 r.) - był więc poza zasięgiem klienta detalicznego, którzy byli zainteresowani chociażby upowszechnianymi konstrukcjami IBM PC 5150 czy komputerami od Apple, kosztującymi ułamek powyższej ceny.

Jednakże GRiD Compass szybko odnalazł swoją niszę w zastosowaniach profesjonalnych - tam, gdzie wymagana jest niezawodność i wysoka mobilność. "Protolaptop" dość szybko wzbudził zainteresowanie amerykańskiego rządu, sił zbrojnych i Narodowej Agencji Aeronautyki i Przestrzeni Kosmicznej (czyli wspomnianej NASA).

Nowe urządzenie, poza kompaktowymi rozmiarami, cechowała solidność obudowy (wykonanej ze stopów magnezu). Niewątpliwą zaletą, jaka zdecydowała o "kosmicznym użytku" było zredukowanie do absolutnego minimum ruchomych elementów w postaci dysków talerzowych, które mogłyby negatywnie odczuć skutki podróży kosmicznej. Urządzenie szybko po swojej premierze trafiło na pokład wahadłowca Columbia, rozpoczynając służbę wraz ze startem misji STS-9 przeprowadzonym 28 listopada 1983 roku. GRiD przysłużył się pierwszej sześcioosobowej załodze promów, podczas trwającej do 8 grudnia wyprawy orbitalnej.

Zdany egzamin

GRiD Compass otrzymał na okoliczność wspierania lotów wahadłowcowych nowy system operacyjny, przyjmując nazwę SPOC (Shuttle Portable On-Board Computer). Jego głównym zadaniem było pozwolenie załodze na kontrolowanie i prezentację umiejscowienia promu na orbicie oraz podstawowych parametrów lotu. Był także komputerem zapasowym, posiadającym specjalny program umożliwiający załodze poprawne wykonanie manewru deorbitacji (na wypadek awarii komputerów w Centrum Lotów Kosmicznych im. Lyndona B. Johnsona w Houston, bądź utraty łączności z nimi).

Urządzenie spełniło oczekiwania NASA na tyle, by pozostać integralną częścią misji wahadłowców kosmicznych na czas całej dekady lat 80. XX wieku (w latach 1984-1987 miał być wykorzystywany nawet do obsługi rozmieszczania ładunków satelitarnych z ładowni promów). Co więcej, zgodnie z przytaczanymi przez różne źródła doniesieniami, GRiD Compass misji STS-51-L przetrwał katastrofę promu Challenger (w styczniu 1986 roku), a po odnalezieniu został przywrócony do działania.

Sygnały przemijania czasu GRiDów jako urządzeń misji wahadłowcowych nadeszły dopiero po 1989 roku, gdy w kosmosie zawitał model GRiD 1530. W kolejnych misjach kosmicznych GRiD Compass został zastąpiony (aczkolwiek na krótko) przez laptopy z serii GridCase, a w szczególności model 1535exp, posiadający 32-bitowy procesor Intel 80386, koprocesor do operacji zmiennoprzecinkowych 80387 i 8 megabajtów pamięci operacyjnej. Pojawił się on w misji STS-53 jako komputer sterujący eksperymentem HERCULES, polegający na cyfrowym obrazowaniu elektronicznym wysokiej rozdzielczości w czasie rzeczywistym.

Czas następców

Pożegnanie z systemem nastąpiło cztery lata później, w 1993 roku, a więc po całej dekadzie obecności na promach kosmicznych NASA.

Prawdziwa zmiana nastała wkrótce potem, kiedy amerykańska agencja zwróciła swą uwagę na urządzenia od IBM, idąc za rozpoczętą przed dekadą postępującą standaryzacją komputerów osobistych w myśl idei, jaka przyświecała komputerom IBM PC 5150, IBM PC/XT i IBM PC/AT. Kolejnym "kosmicznym laptopem" była biznesowa seria IBM Thinkpad, która towarzyszyła astronautom w różnych wariantach przez następne lata.

Pierwszymi "myślącymi notepadami" były IBM Thinkpad 750, z 32-bitowym Intel 80486SL, 4 MB RAM i dyskiem HDD o pojemności 340 MB. Działały one pod kontrolą systemów Microsoft Windows 3.1. Astronauci używali ich do oglądania kolorowych zdjęć, a także służył im podczas naprawy teleskopu Hubble'a w 1993 roku. Przez kolejną dekadę seria 700, wliczając w to wyposażony w gniazdo USB 1.0 i procesor Pentium, IBM Thinkad 770, w niezliczonej ilości pojawiała się w przestrzeni kosmicznej, goszcząc także na stacjach Mir i ISS.

Schyłek laptopów z logiem IBM przypadł na lata po 2003 roku, kiedy to w przestrzeni kosmicznej zaczęły się pojawiać Thinkpady A31p, z mobilnym Pentiumem 4 (z zegarem od 1,7 do 2,0 GHz), 15-calowym wyświetlaczem, jednym gigabajtem pamięci RAM, dyskiem 60 GB i w zależności od przeznaczenia – systemem Windows XP lub Linux na pokładzie. Ich obecność trwała aż do 2009 roku, gdy w miejsce A31p wszedł T61p - sygnowany już przez chińskiego dostawcę Lenovo, który wykupił w 2005 roku dział komputerów osobistych IBM. Tym razem urządzenia charakteryzowały się dwurdzeniowym procesorem Intel Core 2 Duo T7700, wyświetlaczem o rozdzielczości 1920x1200, 4 GB RAM, dyskiem 100 GB i szerszą paletą systemów operacyjnych: od Windows XP po Windows 7, a także liczne dystrybucje Linuxa.

W kosmosie nikt... nie będzie pozbawiony podręcznego komputera

Ostatnia duża wymiana sprzętu komputerowego w kosmosie, jaka miała miejsce po stronie NASA, odbyła się w 2016 roku i zakończyła się wysłaniem na Międzynarodową Stację Kosmiczną laptopów HP ZBook 15 z czterordzeniowymi procesorami Intel Core i7-4810MQ, 32 GB RAM, dwoma dyskami: HDD 1 TB i SSD 256 GB. Laptopy te najczęściej działają pod kontrolą systemu Windows 10, aczkolwiek zauważa się na nich także Windows 7 lub dystrybucje Linuxa.

Pomimo cyklicznych wymian sprzętu komputerowego w kosmosie i bogatej, niemal 40-letniej historii obecności komputerów przenośnych w przestrzeni kosmicznej, w ostatnich latach zauważa się większą dowolność w doborze sprzętu. Współczesne notebooki, które mają mniejszą ilość ruchomych części i bardziej zwartą strukturę (poza zawiasami łączącymi klawiaturę i ekran), a przez fakt posiadania dysków półprzewodnikowych są mniej narażone na mechaniczne uszkodzenia (co nie znaczy, że komputery są niewrażliwe na promieniowanie kosmiczne), nie wymagają specjalnego dostosowania do warunków stacji orbitalnych. Na ISS obecne są zatem obecne komputery producentów niewymienionych powyżej, takie jak Dell, Apple czy Microsoft oraz różnych producentów smartfonów, które wielokrotnie przewyższają swymi osiągami moc obliczeniową komputerów GRiD.

Pionierskie urządzenia tej marki pozostaną jednak na długo w pamięci pasjonatów techniki (i kinematografii!) jako sprzęt charakterystyczny, niezawodny oraz opatrzony praktycznym, a jednocześnie futurystycznym designem. Ten ostatni element zapewnił GRiD Compassowi miejsce w kulturze popularnej i szerokie grono wielbicieli, którzy do dziś poszukują egzemplarzy kojarzonych nie tylko z promami kosmicznymi, ale także z ich ulubionymi dziełami filmowymi (pamiętna scena obsługi wieżyczek strażniczych w filmie Obcy - decydujące starcie). Pozyskanie takiego "retrokomputera" obecnie to trudna i kosztowna sztuka, o czym przesądza nie tylko ich popularność wśród pasjonatów, ale także niewielka liczba wyprodukowanych egzemplarzy.