Margaret H. Hamilton: Apollo Computer Programmer

Margaret H. Hamilton ist eine Computerwissenschaftlerin, die in den 1960er und 1970er Jahren maßgeblich an den Bemühungen der NASA beteiligt war, Menschen auf dem Mond zu landen. Für ihre Arbeit wurde sie 2016 mit der Presidential Medal of Freedom geehrt.

Hamilton leitete die Abteilung für Softwareentwicklung am Instrumentation Laboratory des Massachusetts Institute of Technology. In dieser Funktion war sie federführend an der Software zur Steuerung der Flugdynamik der Apollo-Raumfahrzeuge beteiligt, die zwischen 1969 und 1972 für sechs Landemissionen eingesetzt wurden.

„Hamilton trug zu den Konzepten der asynchronen Software, der Prioritätsplanung und -anzeige sowie der Entscheidungsfähigkeit des Menschen in der Schleife bei, die die Grundlage für modernes, äußerst zuverlässiges Softwaredesign und -engineering bilden“, heißt es in der Begründung für ihre Medaille.

Frühere Leistungen

Hamilton hat einen vielseitigen Hintergrund, einschließlich eines Undergraduate-Abschlusses in Mathematik am Earlham College in Indiana und eines Postgraduate-Abschlusses in Meteorologie am MIT. Neben ihrer Arbeit an Apollo war sie Teil des Semi-Automatic Ground Environment Air Defense System (SAGE) des MIT Lincoln Laboratory. Nach Angaben des MIT war dies das erste Luftverteidigungssystem des Landes und trug dazu bei, die digitale Datenverarbeitung in den 1950er und 1960er Jahren voranzutreiben.

Das Instrumentierungslabor des MIT erhielt den Auftrag für die Apollo-Lenkungs- und Kontrollsysteme am 9. August 1961, als die Vereinigten Staaten erst zwei Raumflüge durchgeführt hatten – beide mit nur einem Besatzungsmitglied an Bord und beide im suborbitalen Raum. Der Auftrag wurde nur wenige Wochen vor der Ankündigung des damaligen Präsidenten John F. Kennedy erteilt, bis zum Ende des Jahrzehnts Menschen auf den Mond zu bringen.

Die Leit- und Kontrollsysteme sollten sowohl für die Mondlandefähre (die auf dem Mond landen sollte) als auch für die Kommandokapsel (die den Mond umkreisen sollte, während sich die Mondlandefähre auf der Oberfläche befand, und dann die Astronauten auf ihrer Rückreise beherbergen sollte) gelten. Es sollte die Raumfahrzeuge leiten, sobald sie die Erdumlaufbahn erreicht hatten.

Nach nur einer bemannten Mission in der Erdumlaufbahn – Apollo 7 Anfang 1968 – entschied sich die NASA, das Kommandomodul von Apollo 8 im Dezember allein auf eine Orbitalmission zum Mond zu schicken, da sie befürchtete, dass die Sowjetunion den Mond zuerst erreichen würde. Bei Apollo 9 wurden die Mondlandefähre und die Kommandokapsel zum ersten Mal gemeinsam in der Erdumlaufbahn getestet, und für Apollo 10 wurden die beiden Raumfahrzeuge erneut in der Mondumlaufbahn getestet.

Die krönende Mission, Apollo 11 im Juli 1969, sah Neil Armstrong und Buzz Aldrin in der Mondlandefähre bis zur Oberfläche hinabsteigen, sicher zur Kommandokapsel (gesteuert von Mike Collins) zurückkehren und zur Erde zurückkehren.

Die Alarme 1201 und 1202

Aber ein Softwarezwischenfall hätte die Landung beinahe zum Entgleisen gebracht, wie sich Hamilton 2009 in einem Interview mit dem MIT erinnerte. „Alles lief nach Plan, bis etwas völlig Unerwartetes passierte, als die Astronauten gerade dabei waren, auf dem Mond zu landen“, erinnerte sie sich.

„Plötzlich wurden die normalen Missionsabläufe durch vorrangige Anzeigen der Alarme 1201 und 1202 unterbrochen, die die Astronauten vor die Entscheidung stellten, ob sie landen wollten oder nicht“, fügte sie hinzu. „Es wurde schnell klar, dass die Software nicht nur alle darüber informierte, dass es ein Hardware-Problem gab, sondern dass die Software dieses Problem kompensierte. In den letzten Minuten wurde die Entscheidung getroffen, die Landung durchzuführen.“

Während die Entscheidung, die Astronauten landen zu lassen, in diesem Moment getroffen wurde, wies Hamilton darauf hin, dass eine Fehleranalyse durchgeführt wurde, um herauszufinden, wo der Fehler gemacht wurde. Es stellte sich heraus, dass die Astronauten in der Checkliste, die die Maßnahmen vor der Landung regelte, den Rendezvous-Radar-Hardwareschalter auf die falsche Position gestellt hatten. Dadurch wurde die Zentraleinheit während der Landung überlastet, aber glücklicherweise erholte sich die Software in den hitzigen Momenten vor der Landung von Apollo 11.

„Jedes Mal, wenn sich die CPU der Überlastung näherte, löschte die Software die gesamte Warteschlange der Prozesse und startete ihre Funktionen neu, so dass nur die Funktionen mit der höchsten Priorität ausgeführt werden konnten, bis die Landung abgeschlossen war“, sagte sie. Nachdem der Fehler behoben war, konnten die Mondlandungen der Apollos 12, 14, 15, 16 und 17 durchgeführt werden. (Apollo 13 brach vor der Landung wegen einer Explosion im Versorgungsbereich des Kommandomoduls ab.)

Die Computerwissenschaftlerin Margaret Hamilton posiert für eine Reihe von Fotos mit der Apollo-Leitsoftware, die sie und ihr Team am MIT Instrumentation Laboratory entwickelt haben. (Bildnachweis: MIT Museum)

Hamiltons Vermächtnis

Die NASA war von der in Apollo verwendeten Software so beeindruckt, dass die Grundlage dafür für Skylab (die erste US-Raumstation), das Space Shuttle Raumstation), das Space Shuttle (das zwischen 1981 und 2011 mehr als 100 erfolgreiche Missionen in der Erdumlaufbahn – und zwei tödliche Ausfälle – absolvierte) und die ersten digitalen Fly-by-Wire-Systeme in Flugzeugen.

„Hamilton wurde 2003 von der NASA geehrt, als ihr eine besondere Auszeichnung in Anerkennung des Wertes ihrer Innovationen bei der Apollo-Softwareentwicklung verliehen wurde“, schrieb die NASA 2016. „

Hamilton verließ später das MIT, um ihre eigene Softwarefirma zu gründen, aber ihr Name ist immer noch am bekanntesten für ihre Leistungen im Zusammenhang mit der Mondlandung. Ihr Name war deutlich sichtbar, als der gesamte Apollo-11-Quellcode 2016 auf GitHub veröffentlicht wurde; laut MIT lautete die erste vollständige Zeile der Software: „SUBMITTED: MARGARET H. HAMILTON DATE: 28 MAR 69 / M.H.HAMILTON, COLOSSUS PROGRAMMING LEADER / APOLLO GUIDANCE AND NAVIGATION.“

Für Hamilton war Apollo 11 zwar monumental, aber sie genoss die Herausforderung, ihren Job dafür zu machen. „Aus meiner Sicht war die Erfahrung mit der Software selbst (sie zu entwerfen, zu entwickeln, weiterzuentwickeln, ihre Leistung zu beobachten und daraus für künftige Systeme zu lernen) mindestens so aufregend wie die Ereignisse rund um die Mission“, sagte sie.

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