Dick Battin estava parado na entrada de sua casa na gelada Nova Inglaterra antes do amanhecer, em outubro de 1957, forçando os olhos a ver Sputnik sobrevoar. Observar aquele pontinho de luz silenciosamente atravessar o céu fez o coração de Battin bater. Um pedaço de metal feito pelo homem estava orbitando a Terra!
Voltando para casa, a mente de Battin correu. Ah, como ele desejou nunca ter deixado o Laboratório de Instrumentação do MIT há um ano e meio atrás. Ele se arrependeu desde o dia em que decidiu seguir para o que considerava pastos mais verdes. Mas agora, seu arrependimento tornou-se uma decisão constante de voltar de alguma forma ao laboratório, porque ele sabia - estava absolutamente certo, sem dúvida - que o Dr. Draper estaria colocando sua mão nesse novo empreendimento de exploração espacial. E Battin também queria entrar.
Doc - Dr. Charles Stark Draper - criara um laboratório de ensino no início dos anos 30 para suas aulas de aeronáutica no Instituto de Tecnologia de Massachusetts. No início, o laboratório permitiu que os alunos adquirissem experiência prática em coisas como fiação de medidores de combustível e altitude para aviões, mas com o tempo se tornou um laboratório completo, desenvolvendo a instrumentação necessária para a navegação de aeronaves. Durante a Segunda Guerra Mundial, o Draper´s Lab expandiu-se e eles se mudaram do campus para a antiga fábrica de polonês de sapatos Whittemore, nos trilhos da ferrovia na Avenida Massachusetts de Cambridge.
O laboratório ficou conhecido como Laboratório de Desenvolvimento de Instrumentos Confidenciais, produzindo avanços tecnológicos, como sistemas de orientação precoce e equipamentos giroscópicos que levaram à mira Mark 14 usada pelo armamento antiaéreo da Marinha. Cerca de 85.000 das armas de fogo foram produzidas em uma empresa chamada Sperry Gyroscopes, construindo a reputação de Draper nas forças armadas e seu prestígio no MIT, já que a realeza das armas de fogo se tornou uma fonte primária de financiamento para a universidade.
Porém, o orgulho, a alegria e o foco principal de Draper foram a invenção de uma aplicação prática para instrumentos inerciais especializados - giroscópios e acelerômetros - para realizar navegação autônoma a bordo. Com base nos sistemas de orientação de mísseis, Draper criou um novo sistema que podia calcular continuamente via cálculo morto a posição, orientação e velocidade de uma aeronave. Isso eliminaria a necessidade de métodos mais árduos de navegação, como navegação por rádio ou pilotos que conduzem avistamentos de estrelas celestes para plotar uma 'correção' em um mapa. Com alguns poucos passos e avanços, Draper sentiu que seu sistema possivelmente poderia autonomamente "pilotar" uma aeronave.
Em um teste audacioso das tecnologias de orientação, navegação e controle (GN&C) de Draper em 1953, ele e sete outros engenheiros do MIT Instrumentation Laboratory (seu novo nome no pós-guerra) voaram de costa a costa com seu Equipamento de Referência Inercial Espacial (SPIRE) sistema instalado na parte traseira de um bombardeiro B-29. O SPIRE direcionou automaticamente o voo do avião, a primeira implementação operacional do que é chamado de navegação inercial - um sistema independente que rastreia a posição e traça um percurso. Eles partiram da Base da Força Aérea Hanscom em Massachusetts e voaram para Los Angles, com uma piloto humana a bordo apenas para decolagem e pouso - e no caso de o sistema falhar. Também no conselho, o jornalista Eric Sevareid e sua equipe de filmagem documentaram a viagem, conversando com Draper ao longo do caminho sobre possíveis usos futuros desse sistema de navegação autônomo, incluindo - talvez um dia - para espaçonaves. Espetacularmente, o B-29 chegou precisamente ao destino correto, mesmo fazendo correções de última hora para ventos laterais. Sevareid concluiu seu relatório dizendo: "Talvez alguém possa dizer que este é um pequeno passo em direção à era das viagens espaciais".
A razão de Draper para voar para Los Angeles foi apresentar um artigo sobre o sistema SPIRE em uma conferência. Durante o histalk, alguém se levantou e disse: “Isso é ridículo! Isso nunca poderia funcionar. Draper respondeu calmamente. "Bem, eu apenas voei pelo país usando isso."
Com versões novas e aprimoradas do SPIRE, os sistemas de orientação inercial começaram a ser usados em navios e aeronaves, revolucionando as viagens aéreas, fornecendo uma precisão exata para voos globais. Os sistemas foram especialmente cruciais para os mísseis balísticos lançados por submarinos da era da Guerra Fria e os mísseis guiados por foguetes, ambos precisavam ser guiados de maneira esteticamente aos seus alvos sem comunicação por rádio, porque essas transmissões poderiam expor sua presença. Os sistemas de GN&C baseados em inércia do laboratório foram fundamentais para o programa de mísseis submarinos UGM-27Polaris e os mísseis lançados pelos foguetes Atlas e Titan.
O próprio Draper era piloto, aventureiro e intelectual - ele ingressou na faculdade aos 15 anos, e a lenda diz que ele se matriculou em mais cursos no MIT do que qualquer outra pessoa. E ele era um ser humano absolutamente delicioso. Todos que o conheciam o chamavam de "doutor" e ele se tornou uma figura paterna para muitos. Draper pôde lembrar instantaneamente os nomes e rostos das centenas de pessoas que trabalharam no laboratório ao longo dos anos, ou dos milhares de estudantes que ele ensinou, mesmo décadas depois de se formarem.
Dirigindo o laboratório, Draper fez com que todos se sentissem importantes, fossem eles o engenheiro principal, a secretária ou o zelador. Bob Seamans da NASA foi aluno e protegido de Draper, trabalhando no laboratório por quinze anos. Ele lembrou Draper dizendo: "Trabalhando aqui, você pode não ter dinheiro para os bebês ou os cavalos, mas vamos nos divertir!" Draper construiu um botão sob a mesa que ativava um relé para o grande relógio no escritório principal, movendo os ponteiros uma hora à frente. Isso indicava que agora era hora de tomar um coquetel, e Marie Allen, a fiel secretária de Draper, romperia o espírito retraído. Doc possuía outra habilidade lendária: beber todo mundo embaixo da mesa.
Um auto-descrito "oleoso thumbmecânico", Draper foi chamado de engenheiro heterogêneo, pois entendia todos os ângulos do trabalho realizado pelo laboratório. Ele podia ser encontrado no chão de fábrica, mas possuía a perspicácia de lidar com políticos ou chefes das forças armadas. Draper compreendeu intuitivamente matemática e física complexas, mas também se formou em psicologia. Ele era um empresário astuto, mas seu maior amor e interesse era a educação. Heran, o departamento de aeronáutica do MIT, ao mesmo tempo em que opera o laboratório e também foi responsável por um programa educacional para treinar oficiais militares na tecnologia de orientação que eles implementariam em campo. Os processos educacionais que ele criou no MIT e no Laboratório de Instrumentação deram verdadeiro significado ao lema do MIT, "Mens et Manus", Mente e Mão. Ele passou seus métodos brilhantes de liderança para uma longa lista de futuros líderes.
Veja mais imagens do Laboratório de Instrumentação do MIT, agora conhecido como Draper, no site especial “Hack The Moon” do 50º aniversário da Apollo.
E Draper se cercou de outras pessoas brilhantes, com vários ex-alunos trabalhando para trabalhar no laboratório. Nos anos 50, David Hoag tornou-se o diretor técnico para o desenvolvimento de sistemas de guiamento e orientação, enquanto Milton Trageser era gerente de projetos. J. Halcombe Laning trabalhou no lado da computação, criando o primeiro compilador algébrico em 1953 (ele o nomeou George), o que levou a melhorias no famoso Whirlwindcomputer do MIT, um dos primeiros computadores de tubo de vácuo em larga escala, desenvolvidos durante a Segunda Guerra Mundial. Battin ingressou na equipe em 51 e sempre sentiu que Laning era seu mentor e também um bom amigo.
Os primeiros dias de Battin no laboratório foram gastos trabalhando em sistemas de orientação classificados, mas, é claro, não existiam livros didáticos sobre o assunto. Quase tudo o que descobriram no laboratório tornou-se o material futuro de livros didáticos, como o sistema de orientação Q, nomeado após uma matriz fundamental que eles derivavam, que formava para sempre a base dos tipos de sistemas de orientação de computação necessários para operar.
Mas então Battin cometeu o que sempre considerou o pior erro de sua vida, pensando que precisava explorar outras paisagens em suas opções de trabalho. Ele deixou o laboratório para ingressar em uma empresa de consultoria, mas acabou detestando a coisa toda desde o início: o trabalho não era interessante (ele fazia controle de inventário) e exigia viagens frequentes (ele não gostava de ficar longe da família).
Ao manter contato com HalLaning, Battin aprendeu - depois do Sputnik - alguns detalhes sobre uma espaçonave em potencial com a qual o laboratório estava se metendo, onde Laning conduzia simulações rudimentares em computadores de viagens de ida e volta ao planeta Marte. Esse pedacinho de informações atraentes foi a gota d'água. Battin tomou a melhor decisão de sua vida, em devolver o MIT Instrumentation Lab.
Em 1957, ele se juntou oficialmente ao trabalho de Alan em um contrato da Força Aérea para sistemas de orientação de mísseis balísticos. Mas uma pequena cláusula no contrato indicava que o laboratório poderia dedicar um pouco de tempo a outras pesquisas e desenvolvimento independentes relacionados à orientação. Essa pesquisa se tornou uma pequena sonda conhecida como sonda de Marte. A ideia original de Laning era que, como quase todo mundo pensava no espaço, naquela época, ele não estava no local e esperava ser solicitado a desenvolver um sistema de orientação espacial, ele apenas decidiu - com a benção do Dr. Draper - fazê-lo.
Milt Trageser liderou o projeto da espaçonave e, juntamente com Laning, Battin, Eldon Hall, Ralph Ragan e alguns outros, essa nova equipe do “espaço” construiu um pequeno modelo de madeira da espaçonave, estudou o que seria necessário para orientação e navegação e executou cálculos preliminares de trajetórias para Marte. A trajetória mais eficiente para o Planeta Vermelho, eles descobriram, poderia ser feita com uma data de lançamento em dezembro de 1962 e a sonda giraria em torno de Marte em 15 de fevereiro de 1963. Uma câmera a bordo tiraria uma foto da abordagem mais próxima de Marte - eles não quer tornar essa coisa muito complicada e atrapalhar sua única chance - e ela voltaria à Terra com uma viagem de três anos, mergulhando no Golfo do México para recuperar a caixa do filme. O maior desafio foi descobrir técnicas de orientação para uma viagem com a extensão que pudesse ser calculada apenas a bordo da espaçonave. Um veículo que percorre essas distâncias certamente não poderia ser controlado a partir do solo, pelo menos não com a tecnologia de rádio disponível na época.
Eles discutiram suas idéias com os astrônomos do Observatório Smithsonian de Astrofísica, em Cambridge, que prontamente disseram a Battin e Laning que estavam loucos. Os astrônomos perguntaram: “Como você vai chegar a Marte? Você nem sabe onde Marte está. "
E eles estavam certos. Naquela época, com apenas observações terrestres, a incerteza da localização absoluta de Marte em um dado momento era, mais ou menos, 32 mil quilômetros. Mas o que os astrônomos não entendiam era Laning e Battin não planejavam confiar em medições baseadas no solo. Em vez disso, as medições seriam feitas a bordo da espaçonave, com a navegação computada ao longo do caminho. Battin comparou o conceito de dirigir de Boston a Nova York: "Não preciso conhecer a latitude e longitude da cidade de Nova York para chegar lá", disse ele. "Eu posso apenas dirigir até lá, desde que eu possa ver para onde estou indo. Não preciso de alguém em Boston para me dizer para onde devo pedir com que rapidez devo ir e para onde devo apontar. Eu apenas procuro Nova York e dirijo por ela.
A equipe da Mars Probe percebeu que um pequeno computador de bordo para direcionar as operações da espaçonave seria o componente mais crítico que eles poderiam projetar e, para testar suas idéias, eles se voltaram para o poder do computador Whirlwind do MIT. Esse computador gigantesco estava alojado em um prédio enorme e, antes de ligar o Whirlwind, a equipe do Laboratório precisava notificar primeiro a usina de Cambridge, devido à tremenda tensão que o computador exercia sobre o sistema elétrico da cidade.
A equipe digita cuidadosamente seus cálculos usando fita perfurada, tipo cartão perfurado, cuidadosamente não excedendo as 1.024 palavras de 16 bits de 16 bits da Whirlwind. Era o estado da arte no final da década de 1950, mas todas essas restrições fizeram com que a idéia de colocar um pequeno computador dentro de uma pequena espaçonave parecesse absurda. Além disso, ele precisaria operar de forma contínua e sem falhas durante toda a viagem de três anos - sem reparos a bordo ou uplinks de dados - e teria que determinar continuamente onde estava e quando precisava compensar as modificações direcionais realizadas por pouco tempo. giroscópios chamados rodas de momento angular.
Eles descobriram como fazer tudo funcionar. A operação autônoma geral foi gerenciada a bordo por um pequeno computador digital de uso geral, configurado por seu designer, membro do laboratório Raymond Alonso. Ele não precisava de muita energia, exceto em tempos de ocasião para cálculos de velocidade mais alta. Um recurso exclusivo deste computador era uma memória pré-cabeada, somente leitura e não apagável, chamada núcleo do cabo, uma configuração que utiliza fios rosqueados dentro e fora de pequenos anéis magnéticos. Um anel, ou núcleo, com um fio enfiado no centro, representava um; um vazio representava um zero. O padrão dos fios formava os zeros e os de um programa de computador com fio duro.
Seu design foi notável, sua documentação abrangente. Em julho de 1959, eles compilaram um conjunto de descrições, detalhes e esquemas de quatro volumes sobre a pequena espaçonave, o pequeno computador e o sistema GN&C. O que a equipe não sabia na época, no entanto, era apesar de seu trabalho inovador, seu amado Mars Probe - infelizmente - nunca voaria. Mas tudo o que eles projetaram, testaram e calcularam para esse pequeno computador rebuscado logo se transformaria no computador de orientação da espaçonave Apollo.
Próximo: Parte 2: Como a equipe do MIT desenvolveu o Computador de Orientação Apollo
