Wie gingen die Apollo-Leitcomputer mit Strahlung um?

Ich habe mich gefragt, wie der Apollo-Leitcomputer mit der im Weltraum angetroffenen Strahlung umgegangen ist

Es hat es ziemlich gut gehandhabt, wie es scheint
Die Komponenten des Apollo-Systems, die am anfälligsten für Strahlungseffekte waren, waren die Astronauten.
... und die Strahlung war noch nie die Top-Fehlerquelle.
Sie haben unter anderem die NOR-Gatter in der AGC strahlungsgehärtet. ibiblio.org/apollo/Documents/HSI-208507.pdf
@rve Schöner Fund. Leider zeigen sie keine Zahlen, aber es scheint sich um Massenschäden zu handeln, die Leckströme verursachen, die bei mehreren Krad Gesamtdosis einsetzen - weit über dem tödlichen Niveau für Astronauten.

Antworten (2)

TL;DR: Es war so damit beschäftigt, Dinge zu erledigen, dass es ihm egal war.

Alt, langsam, massiv und ineffizient zu sein (nach modernen Standards, nicht nach denen von 1965) ist ein großer Vorteil, wenn es um die Strahlungshärte geht.

Beginnen wir mit dem Speicher: Das Ändern eines Bits in aktuellen S(D)RAM-Zellen ist trivial - führen Sie ein Bit an der falschen Stelle ein, und das Bit ist verloren. Das konnte in der AGC nicht passieren: Das Programm wurde im Seilkernspeicher gespeichert - ein Bit zu verlieren bedeutet physikalisch einen Draht zu verbrennen, was allein aufgrund von Strahlung nicht passieren kann. Das RAM war ähnlich, die Bits wurden in der Magnetisierung eines makroskopischen Ferritstücks gespeichert. Dies zu ändern erfordert eine geeignete Signalform und mehr Energie, die typische Strahlung liefern kann.

Der Hauptteil des Prozessors bestand aus diskreten Logikgattern – die Größe von jedem davon lag in der Größenordnung von 100 µm – vergleiche das mit der aktuellen Größe von etwa 30 nm. Das heißt, die Fläche war um den Faktor 9 Millionen größer! Hier geht es auch um den Ladungsunterschied, der benötigt wird, um den Zustand eines Transistors zu ändern, und Teilchen, die diese Energiemenge tragen, sind äußerst selten. Darüber hinaus waren die Spannungsspielräume enorm, die AGC lief mit 14 V, zehnmal mehr als moderne Schaltungen.

Um alle verbleibenden Probleme zu umgehen, wurden in die Programmierung und den physikalischen Aufbau der CPU zusätzliche Sicherheitsprüfungen und Paritätsbits eingebaut – aber dies nicht so sehr wegen möglicher Strahlungsprobleme, sondern wegen Fehlern, die durch Rauschen und mögliche Ausfälle von Komponenten eingeführt wurden. Immerhin wurde Mitte der 60er Jahre die geschätzte Zeit bis zum Auftreten eines echten Hardwarefehlers auf rund 1000 Betriebsstunden geschätzt. Soft-Faults durch falsch übertragene Bits im Rechner wurden sogar um eine Größenordnung wahrscheinlicher eingeschätzt. Es gibt einige Zahlen dazu in den Dokumenten auf dieser Seite .

Ein paar Referenzen wären schön!
@OrganicMarble Sources: Mein allgemeines Wissen über Strahlungseffekte, was ich in den letzten Jahren über die AGC gelesen habe und der Wikipedia-Eintrag über die AGC ... Aber ich würde auch gerne eine echte Studie über diese alten Arten von Computern sehen.
@OrganicMarble Leslie Lamport schrieb 1982 über das Problem der byzantinischen Generäle. Das ist das wegweisende Papier über fehlertolerantes Rechnen (ca. 7500 Mal zitiert). In den 1960er Jahren wussten wir nicht, wie das geht.
@DavidHammen In diesem Artikel geht es möglicherweise um Fehlertoleranz im Allgemeinen, aber fehlertolerantes Rechnen wie in dreifacher Redundanz, Paritätsbits und Fehlerkorrekturcodes war in den 60er Jahren bekannt und wurde verwendet.
@asdfex Die Frage bezieht sich auf den Apollo Guidance Computer. Der Saturn V verwendete an einigen Stellen dreifache Redundanz. Aber nicht der Apollo Guidance Computer. Wenn Sie die Besatzung nicht als unabhängige Rechengeräte zählen, gab es keine dreifache Redundanz. Es gab ein separates Computersystem, das Abort Guidance System, dessen Dienste nie aufgerufen wurden. Das AGS konnte nur übernehmen, wenn eines dieser biologischen Computersysteme die digitale Steuerung des Fahrzeugs vom primären Leitsystem an das AGS übertrug.
Eine größere Transistor-Gate-Größe sorgt für eine erhöhte Strahlungshärte: doi.org/10.1016/j.microrel.2019.113457
Torgrößen? In den 1960er Jahren verwendete niemand Feldeffekttransistoren. Alles war bipolar.
@DavidHammen Sicher. Sie schrieben "Wir wussten nicht, wie man das in den 1960er Jahren macht", und ich gab ein Gegenbeispiel.
Die andere Sache, die zu beachten ist, ist, dass die AGC-Software bekanntermaßen sehr robust gegenüber vorübergehenden Störungen war, obwohl Strahlung keine wahrscheinliche Ursache war.
@fraxinus Das ist 'Gate' wie in 'Logic Gate', nicht wie in 'Gate of a FET'.

Der Apollo Guidance Computer (AGC) steuerte den Düsenantrieb und hielt so die Höhe und Navigation des Raumfahrzeugs aufrecht. Wie Sie bereits betont haben, können Defekte oder Fehler in der AGC zu einem Absturz oder zum Stranden der Besatzung im Weltraum führen. Nachdem die Raumsonde die Erdatmosphäre verlassen hatte, stiegen die Risiken aufgrund großer Strahlungsmengen, die Änderungen im Computerspeicher verursachen könnten, exponentiell an. Ursprünglich wurden zwei Lösungen vorgeschlagen, aber keine davon wurde tatsächlich verwendet:

  • Es wurde ein dreifach redundantes System vorgeschlagen, so dass alle Berechnungen von drei identischen Systemen durchgeführt würden und ein Abstimmungssystem die richtigen Informationen auswählen würde. Ein großer Nachteil war jedoch, dass das Gewicht der drei Computer sowohl auf der Mondlandefähre als auch auf der Aufstiegsstufe getragen werden musste, und da jeder AGC 32 kg wog, summierte sich das schnell.
  • Die zweite vorgeschlagene Option bestand darin, einen Fehlercodeprüfer einzubauen, der über ein Fehlererkennungssystem verfügen würde.
  • Am Ende wurde keine der beiden Lösungen verwendet und stattdessen wurde ein stabiles Gehäuse um die AGCs herum verwendet, um sie vor Strahlung zu schützen . Sie hatten auch eine eingebaute manuelle Übersteuerung, um die Astronauten an Bord zu erleichtern.

Quelle: Der Apollo Guidance Computer (AGC)

Ich bin sehr skeptisch. Die AGC verwendete einen Magnetkernspeicher, der nicht anfällig für strahlungsinduzierte Bit-Flips ist. RTL ist auch nicht besonders anfällig. Ein "robustes Gehäuse" ist kein großer Schutz gegen GeV-Partikel. Gibt es ein Originaldokument ? Natürlich gab es in den 1960er Jahren nicht viel Wissen über die Umwelt und ihre Auswirkungen, also gab es vielleicht keinen wirklich rationalen Konstruktionsprozess. Selbst jetzt sehe ich eine ziemliche Menge Verwirrung in diesem Bereich: Ich scherze, dass der größte Effekt darin besteht, dass das Wort "Strahlung" Gehirne zu Brei macht.
Die Quelle ist eine niederländische Wirtschaftsanwaltskanzlei. Diese Seite bevorzugt Quellen, die maßgeblicher sind. Ich habe keine NASA-Dokumente gefunden, die belegen, dass die AGC einen Strahlungsschild hat.
Wie gingen die Apollo-Leitcomputer mit Strahlung um?
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