Zahlen, bitte! Wie der IT-Support die Mondlandung von Apollo 14 rettete
Wie die Vorgängermission drohte auch Apollo 14 zu scheitern – bis einem Programmierer ein cleverer Hack für seine eigene Software einfiel.
Vor wenigen Tagen stand der Familyadmin im Mittelpunkt [1]. Im heutigen Zahlen, bitte! wollen wir eine Pionierleistung zu Apollo 14 würdigen, in der ein Softwareentwickler mit einer Schritt-für-Schritt-Anleitung ein Hardware-Problem des AGC-Landecomputers löste. Das Zahlen, bitte! dazu wurde viel diskutiert und daher haben wir uns entschieden, es zu aktualisieren und als Zahlen, bitte! classic neu zu veröffentlichen. Viel Spaß!
Dem IT-Support wird bisweilen eine lange Leitung vorgeworfen. Bei Apollo 14 war diese obligatorisch, sofern man sich vorstellt, dass ein akutes Hardwareproblem in etwa 380.000 Kilometern Entfernung gelöst werden musste. Doch ein Nerd rettete mit einem cleveren Softwarehack eine mehrere Milliarden US-Dollar teure Weltraummission, die sonst möglicherweise an einem simplen Wackelkontakt gescheitert wäre.
Vor Apollo 14 stand die NASA unter Erfolgsdruck: Wenngleich auch Apollo 13 [3] durch eine gewaltige Anstrengung aller Beteiligten als "erfolgreicher Fehlschlag" in die Geschichte einging, so war es dennoch ein Fehlschlag. Zudem waren weitere Budget-Kürzungen bekannt geworden: Neben der Planung zur Mondmission Apollo 20, die bereits im Januar 1970 und damit vor Apollo 13 dem Rotstift zum Opfer fiel, wurde damals auch bekannt, dass Apollo 15 und 19 gestrichen werden. Apollo 16 bis 18 deklarierte die NASA entsprechend in Apollo 15 bis 17 um.
(Bild: NASA)
Crew mit wenig Raumflugerfahrung
Die Rakete des Typs Saturn V [4] machte sich am 31. Januar 1971 auf die Reise. An Bord von Apollo 14 waren: Kommandant Alan Shepard, Pilot der Landefähre Edgar D. Mitchell und Stuart Roosa als Pilot des Kommandomoduls. Die Crew hatte ganze 15 Minuten Weltraumerfahrung: Kommandant Shepard war als zweiter Mensch überhaupt und erster Amerikaner auf einer suborbitalen ballistischen Flugbahn für einen Moment ins All geflogen.
Eigentlich war Alan Shepard bereits als Kommandant für Apollo 13 vorgesehen gewesen. Da er aber von 1963 bis 1969 an der Menière-Krankheit litt und in dem Zeitraum nicht trainieren konnte, wurde sein Einsatz verschoben, damit er mehr Übungspraxis erlangen konnte. Die Innenohr-Erkrankung äußerte sich in Schwindelattacken und Hörproblemen, sowie Tinnitus. Die bekam Shepard erst mit einer Operation in den Griff.
(Bild: NASA)
Fra Mauro als Missionsziel
Ein Areal namens Fra Mauro war das Ziel der Mission. Apollo 14 übernahm dafür in weiten Teilen die Mission, die ursprünglich für Apollo 13 vorgesehen war. Die Vulkanebene war hügeliger als die von Apollo 11 und 12 angepeilten Meere, aber noch nicht so gebirgig wie die Gebiete der nachfolgenden Missionen.
Für das Programm waren Shepard und Mitchell im August 1970 nach Süddeutschland zum Nördlinger Ries geflogen [5]. Dort vermuteten die Wissenschaftler ähnliche geologische Bedingungen wie in der Landeregion auf dem Mond.
(Bild: NASA)
Hinflug mit Hindernissen
Die Herausforderung bestand zunächst aber darin, überhaupt erst einmal dorthin zu kommen. Der Start verschob sich aufgrund ungünstiger Wetterverhältnisse bereits um 40 Minuten und zwei Sekunden, und das Rendezvous von Kommandomodul und Landefähre brauchte sechs Anläufe. Das größte Problem, das die ganze Mission zum Scheitern hätte bringen können, begann nach der Trennung des Landemoduls in der Mondumlaufbahn und während der Vorbereitungen der Landung.
Dem Kontrollzentrum in Houston fiel auf, dass ein Bit signalisierte, dass die Abbruch-Taste gedrückt worden sei (der sogenannte LETABORT). Das war aber nicht der Fall. Die Taste war dazu vorgesehen, im Notfall die Landung abzubrechen und den Apollo Guidance Computer [6] dazu zu bringen, das Landeprogramm sofort zu beenden und die Landefähre unmittelbar wieder in eine Umlaufbahn zu steuern.
Schön geklopft, doch das Problem blieb
Fred Haise, selbst Astronaut und Houstons Ansprechpartner für die Crew, schlug vor, mal um die Abbruch-Taste herum zu klopfen.
- 105:46:23 Haise: Sind wir, Kitty Hawk. (zu Ed) Und solang diese Anzeige aktiv ist, Ed. Könntest du um die Abbruch-Taste (Paneel 1) herum auf die Verkleidung klopfen? Vielleicht lockert sich etwas.
- 105:46:52 Mitchell: Tatsächlich, Houston. Beim Klopfen hat sich was geändert.
- 105:46:54 Haise: Schön geklopft.
- 105:47:00 Mitchell: Ja, darin bin ich ganz gut. (Pause)
Der Wackelkontakt tritt wieder auf
Das Klopfen half, die scheinbare Schalterstellung wieder zu korrigieren. Die Freude währte aber nicht lange, da nach einer halben Stunde die Abbruch-Taste wieder das falsche LETABORT-Bit setzte. Es schien, dass ein Wackelkontakt oder ein schwebendes Metallteil (etwa eine Lötzinnkugel) den Fehler provozierte. Das wäre während des Landevorgangs fatal, da dann unbeabsichtigt der Computer das Landeprogramm P-63 auf das Abort-Programm P-70/71 ändern und die ganze Mission abbrechen könnte. Die Konsequenzen wären, dass das Landegestell vom Landemodul gesprengt und die Rückflugphase gestartet wird, was im falschen Moment der Landung lebensgefährlich für die Besatzung hätte werden können.
(Bild: NASA)
Eine Lösung musste her, denn sonst würde die zweite Apollo-Mission hintereinander scheitern – und diesmal sang- und klanglos. Solch eine erneute Pleite des Milliardenprojekts so kurz vor der Landung würde niemand feiern. Der Druck war enorm. Und es blieben insgesamt nur knapp dreieinhalb Stunden, um eine Lösung zu finden.
Ein junger Softwareentwickler findet die Lösung
Die fand Don Eyles, ein damals 27-jähriger Softwareentwickler, der den Code geschrieben hatte. Der Apollo Guidance Computer wurde über Verb-Noun-Eingabe gesteuert: mit Drücken der Taste Verb, Eingabe einer Zahl sowie Drücken der Taste Noun als weitere Eingabe von Aktionen. Die Eingaben wurden über die DSKY-Tastatur eingegeben und unter dem Modusregister (Prog) die Programmnummer, sowie unter den jeweiligen Anzeigen die Verb-Noun-Eingaben im Display angezeigt.
Zunächst sollten die Astronauten bei einer unbeabsichtigten Auslösung in die DSKY-Tastatur folgenden Befehl eingeben: Verb 25 (Load Data) Noun 07: 105 (Adresse), 400 (BIT-ID), 0 (Action) und damit das LETABORT-Bit zurücksetzen. Allerdings gab es dabei zwei Probleme: Es würde die ohnehin schon stressigen und gefährlichsten Abschnitt der Landung noch komplizierter machen, und die Zündungsroutine würde nach 0,2 Sekunden das Bit wieder automatisiert umstellen.
(Bild: Youtube)
Die Lösung war eine andere: Das Modus-Register spielte dabei die zentrale Rolle. Dort war die Nummer des gerade arbeitenden Programms eingetragen. Glücklicherweise griff auch der Abbruchmonitor darauf zu, um zu prüfen, ob bereits eine Abbruchsequenz läuft.
Dem Computer einen Abbruch vorgaukeln
Letztlich sollte der Abbruchmechanismus getäuscht werden: In der Abstiegsphase sollten die Astronauten den Abbruch durch P-71 im MODREG vorgaukeln (VERB 21 NOUN 1 ENTER 1010 ENTER, 107 ENTER), sodass der Computer auch bei einem neuen falschen Alarm nicht den Abbruch einleiten, und dabei die Zündung 26 Sekunden manuell arbeiten lassen würde.
Shepard könnte dann den Schub manuell auf volle Leistung stellen, Mitchell währenddessen per erneuter Verb-Noun-Eingabe (VERB 25 NOUN 7 ENTER 101 ENTER, 200 ENTER 1 ENTER) das ZOOMFLAG-Bit aktivieren, das dem Computer befiehlt, die automatische Steuerung des Triebwerks wieder zu übernehmen.
Danach würde das LETABORT-Bit zurückgesetzt (VERB 25 NOUN 7 ENTER 105 ENTER, 400 ENTER 0 ENTER), um einen realen Abbruch zu vermeiden, und zum Schluss (via VERB 21 NOUN 1 ENTER 1010 ENTER, 77 ENTER) das Landeprogramm P-63 wieder eingetragen und der Schub weggenommen, damit der Computer diesen wieder automatisiert steuern kann.
Somit wurde der unberechenbare Abbruchschalter in der kritischsten Phase der Mondlandung praktisch überbrückt. Ein Software-Hack für ein Hardware-Problem. Falls es dennoch zum Notfall gekommen wäre, hätte die Crew mit VERB 25, NOUN 7, 105, 400, 1 LETABORT einfach wieder aktivieren können. Oder – bei Zeitdruck – hätte das Abort Guidance System als Reservesystem zur Verfügung gestanden. Das ist genau für den Fall gedacht, wenn der AGC aus irgendwelchen Gründen nicht in der Lage gewesen wäre, den Abbruch durchzuführen.
Die Computer in Apollo-Raumkapseln (5 Bilder) [7]
Eine erfolgreiche Mission
Somit landeten Shepard und Mitchell sicher und wie vorgesehen in Fra Mauro. Von Kleinigkeiten abgesehen, wurde die Mission ein Erfolg und brachte viele Erkenntnisse über die Geologie des Mondes mit. Apollo 14 war von den drei ersten bemannten Mondlandungen die wissenschaftlich ergiebigste Mission.
Die Astronauten besuchten in zwei Außeneinsätzen (EVA – Extra-Vehicular Activity) 13 Orte und führten dabei in 9 Stunden und 21 Minuten zehn Experimente durch. Dabei wurden alleine vier Seismografen aufgestellt, ein Granatwerfer, um kleine Beben auszulösen, sowie Experimente zum Aufspüren von Gasen und der Messung des minimalen Mondatmosphärendrucks.
(Bild: NASA)
Zwar schafften die Raumfahrer es nicht, einen mit Instrumenten vollgestopften Handwagen bis zum Rand des Kraters Crone hochzuziehen (der Mondrover [9], der die Reichweite dramatisch erweitern sollte, war erst ab Apollo 15 verfügbar), aber trotzdem wurde die Mission ein voller Erfolg. Apollo 14, die auf den Tag genau vor 50 Jahren wieder zur Erde zurückkehrte, brachte 42,9 Kilogramm Mondgestein zurück, sowie 200 Baumsamen, die sie zum Mond mitgenommen hatte und deren irdische Standorte jetzt gesucht werden [10]. Zeit für etwas Mondgolf [11] blieb auch noch.
Der Blick auf die Erde ergriff Alan Shepard so emotional, dass ihm beim ersten Ausstieg die Tränen kamen. Der war aber überhaupt nur möglich dank eines IT-Supports der besonderen Art und einem Nerd, der mit einem cleveren Software-Hack ein Hardware-Problem löste.
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[3] https://www.heise.de/news/Erfolgreiches-Scheitern-Das-Drama-der-Apollo-13-vor-50-Jahren-4697633.html
[4] https://www.heise.de/hintergrund/Zahlen-bitte-Mit-34-5-Millionen-Newton-bis-zum-Mond-4470381.html
[5] https://www.heise.de/news/Gestein-aus-Bayern-soll-bei-Suche-nach-Leben-auf-dem-Mars-helfen-4678297.html
[6] https://www.heise.de/hintergrund/Zahlen-bitte-Die-Apollo-Mission-mit-32-Kilo-Bit-einmal-Mond-und-zurueck-4108382.html
[7] https://www.heise.de/bilderstrecke/2465596.html?back=10222210
[8] https://www.heise.de/bilderstrecke/2465596.html?back=10222210
[9] https://www.heise.de/news/Zahlen-bitte-9-500-500-Dollar-fuer-Mond-Spazierfahrten-4482998.html
[10] https://www.deutschlandfunk.de/mondbaeume.732.de.html?dram%3Aarticle_id=107337
[11] https://www.deutschlandfunk.de/sportliche-aktivitaeten-auf-dem-mond-apollo-14-ein.732.de.html?dram%3Aarticle_id=491943
[12] https://www.heise.de/newsletter/anmeldung.html?id=ki-update&wt_mc=intern.red.ho.ho_nl_ki.ho.markenbanner.markenbanner
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