20 lipca 1969 roku, Michael Collins w module dowodzenia Command Service Module, Neil Armstrong oraz Edwin Aldrin w ciasnym statku LM-5 „Eagle„ z niewielkimi problemami lądują na księżycu, przechodząc tym samym do historii. Wszystkie oczy świata skierowane są na śmiałków stawiających swoje pierwsze kroki na obcym lądzie. Nikt wtedy nie myślał o jeszcze jednym czwartym członku załogi, pracującym w tym czasie po cichu w statku. Komputer misji Apollo o mocy obliczeniowej 1,024 MHz, bez którego ta misja w ogóle by się nie odbyła.
25 maja 1961 roku John F. Kennedy wypowiedział słowa, które na zawsze zmieniły postrzeganie kosmosu. Człowiek był już na orbicie od końca lat 50′, teraz miał postawić swoją stopę na księżycu. NASA już w 1961 roku dostała za zadanie opracowanie założeń programu, dalszej ekspansji orbity ziemskiej, ale dopiero po słowach Kennedy’ego, program ewoluował do misji podboju innej planety. Naukowcy mieli na to niewiele czasu, ponieważ założeniem było pierwsze lądowanie człowieka na Księżycu już w 1968–1970 roku. Nie chciano przegrać tego wyścigu z ZSRR, które jako pierwsze wysłało sztucznego satelitę i człowieka w kosmos.
(…)Po pierwsze, wierzę, że nasz naród powinien zaangażować się w osiągnięcie celu, którym jest lądowanie człowieka na Księżycu i jego bezpieczny powrót na Ziemię jeszcze przed końcem tej dekady. Żadne przedsięwzięcie nie będzie równie imponujące i żadne nie wywrze większego wpływu na przyszłą eksplorację kosmosu; jednak żadne nie będzie również trudniejsze do realizacji ani bardziej kosztowne. (…)
Naprawdę jednak Księżyca nie zdobędzie tylko jeden człowiek. Jeżeli podejmiemy tę decyzję, będzie to cały naród. Bo wszyscy musimy pracować, by go tam wysłać.
Prezydent John Fitzgerald Kennedy
Oprócz założeń misji, budowy rakiety i modułów lądownika przed inżynierami postawiono jeszcze jedno, wręcz abstrakcyjne zadanie. Mieli skonstruować komputer misji, a właściwie to cztery komputery. Problem był w tym, że nie było żadnej specyfikacji tego urządzenia, a nawet zarysu tego, w jaki sposób ma on działać. Był jeszcze jeden wymóg: Opracować komputer wielkości walizki, który dysponowałby mocą obliczeniową wielkich komputerów IBM zajmujących wtedy całe hale. Mały komputer miał wynieść rakietę na orbitę, sterować statkiem podczas lotu na księżyc, aby potem postawić bezpiecznie statek na powierzchni srebrnego globu i na koniec zabrać bezpiecznie załogę do domu.
Stworzyć od zera i polecieć w kosmos
Zadanie było tak trudne, że nawet IBM nie podjął się jego realizacji, ale wykonali i tak gigantyczną pracę projektując komputery zainstalowane w rakiecie Saturn-V. Moduł oznaczony jako Launch Vehicle Digital Computer odpowiadał za sterowanie autopilota w rakietach. Jednostka umieszczona została w segmencie S-IVB rakiety Saturn-V, w której znajdowała się cala elektronika odpowiedzialna za kontrolę, monitorowanie prawidłowego przebiegu misji i utrzymanie trajektorii rakiety. Liczba instrukcji na sekundę wynosiła 12 190. Główny zegar był taktowany z prędkością 2,048 MHz, lecz operacje były wykonywane seryjnie: 4 cykle na 1 bit na fazę oraz 3 fazy na instrukcję. Bez komputerów wspomagających stabilizacje i kontrolujących lot rakieta Saturn-V nie byłaby w stanie samodzielnie bezpiecznie umieścić ładunek na orbitę ziemi. Pracując tylko około dwie i pół minuty, pierwszy człon rakiety nadawał prędkość 8640 km/godz.
Launch Vehicle Digital Computer opracowany przez IBM/ Źródło: NASA 
S-IVB, Stopień rakiety Saturn-V z zainstalowaną elektroniką / Źródło: NASA
Launch Vehicle Digital Computer odpowiadał tylko za pracę rakiety Saturn-V. Po odrzuceniu trzeciego stopnia rakiety misje przejmowały pozostałe systemy. Podstawową jednostką, na której barkach spoczywał teraz los astronautów był AGC (Apollo Guidance Computers), w modułach zainstalowane były dwa takie komputery po jednym dla modułu księżycowego LM i modułu dowodzenia CSM. Trzecią jednostką był system przerwania misji, który miał pełnić funkcję awaryjną gdyby któryś z komputerów AGC zawiódł.
Technologia kosmiczna i emerytowane szwaczki
Zanim jednak komputery zostały zainstalowane w statkach Apollo trzeba było je skonstruować. Od samego początku występował problem z brakiem specyfikacji takiej jednostki obliczeniowej i jednocześnie bardzo dużymi wymaganiami NASA odnośnie do użytkowania takiego systemu. W 1961 roku kontrakt na wykonanie projektu dostało MIT Instrumentation Laboratory. Opracowanie komputera zlecono najlepszym specjalistom, głównymi osobami opiekującymi się projektem był założyciel MIT, Charles Stark Draper oraz Eldon C. Hal. Duży wkład w rozwój systemu przypadł również firmie Raytheon. Przy projektowaniu (AGC) pierwszy raz w historii wykorzystano układy scalone. Przy produkcji wykorzystano technologie łączenia rezystorów z tranzystorami (RTL), gdzie zostały połączone za pomocą kabli, które potem zostały zatopione w tworzywie epoksydowym. Pierwsza wersja (Block 1) komputera posiadała 4100 układów scalonych, a druga wersja (Block 2) użyta do testów w 1966 roku i podczas załogowej misji Apollo 10 i 11 posiadała tylko 2800 układów.
Układy scalone AGC połączone cyfrową bramką logiczną (NOR) 
Płaskie układy scalone modułu AGC
Komputer nie posiadał pamięci stałej i korzystał z pamięci ROM i RAM. Pamięć ROM służyła tylko do odczytu i zapisane były na niej wszystkie potrzebne instrukcje, a było ich 36 000 tys. Moduły pamięci skonstruowane były z ferrytowych rdzeni, które łączono cienkimi drucikami. Ta część pracy była wykonywana ręcznie, a do jej wykonania zatrudniano starsze panie, najczęściej szwaczki. Wielkość takiej pamięci w porównaniu z dzisiejszymi standami wyniosłaby 74 kb. Należy pamiętać o tym, że w latach 60′ nie znano jeszcze pojęcia bajtu. Pamięć RAM miała odpowiednik dzisiejszych 4 kB i służyła do obliczeń bieżących systemu, które wprowadzali astronauci.
Była to jednostka stworzona od zera z wykorzystaniem wszystkich możliwych dostępnych na tamte czasy nowoczesnych technologii. Miała unikalne cechy, które były niezbędne podczas misji tego typu. Zaprojektowano go tak, aby samodzielnie przydzielał zasoby według priorytetów zadań. Najważniejsze zadania otrzymywały najwięcej mocy obliczeniowej, podczas gdy mniej ważne były automatycznie przerywane, aby uwolnić miejsce. Komputer miał zdolność do samodzielnego restartu i zapamiętywania wykonywanego zadania, tak aby po restarcie dokończyć jego obliczanie. Inżynierowie w pewnym momencie stwierdzili, że do niektórych obliczeń użyją komputerów IBM tu na ziemi. Miało to odciążyć AGC i dać pewne zabezpieczenie, jeśli ZSRR chciałoby próbować zakłócać działanie komputerów misji Apollo. Opóźnienie ok. 1 sekundy w wysyłaniu instrukcji do AGC sprawiło, że komputery IBM nie mogły używane podczas samego lądowania na księżycu.
Jeśli odniesiemy się do dzisiejszych wartości, to AGC miał przybliżone taktowanie blisko 1,024 MHz. Dla porównania pierwsze komputery domowe o podobnej mocy obliczeniowej pojawiły się dopiero kilka lat później, w połowie lat 70′. Można AGC zestawić z Comodore albo Atari z tamtego okresu, ale należy pamiętać, że jest to jednostka zaprojektowana do zupełnie innych celów, działająca w innych warunkach.
Cała ówczesna wiedza schowana w walizce
Oprogramowanie AGC zostało napisane w języku maszynowym i operowało na kodzie binarnym. System działał w czasie rzeczywistym i realizował zadania zaplanowane w czasie. Każde zaplanowane zadanie miało pewną ilość przydzielonej pamięci kasowalnej do wykorzystania, wtedy gdy nastąpiła taka potrzeba. Do zaplanowanych zadań należało np.: punktualne włączenie silnika opadania modułu księżycowego. Oba komputery AGC w modułach lądowania i module dowodzenia miały nieco inne zadania przypisane jako stałe. Jest to normalne patrząc na to, że charakter misji każdego z modułów był zupełnie inny. Cały kod oprogramowania AGC z misji Apollo został udostępniony publicznie w 2016 roku i liczy zaledwie 145 tysięcy linijek kodu. Dla porównania popularny system Android liczy ok. 12 milionów linijek kodu, a kod Google ok. 2 miliardów linijek.
Do operowania komputerem przez astronautów służył specjalnie zaprojektowany panel DSKY. Moduł sterowania posiadał wyświetlacz i klawiaturę numeryczną. Astronauci mieli ze sobą wykaz odpowiednich kodów, które należało wpisać, aby wprowadzić odpowiednie polecenie dla komputera. Moduł dowodzenia miał dwa takie wyświetlacze wpięte w AGC, a moduł księżycowy tylko jeden. Astronauci mogli sprawdzać różne dane: perygeum, albo czas do osiągnięcia orbity. DSKY miał funkcje samoczynnej kalibracji i pracował według zegara czasu rzeczywistego.
Komputer AGC miał budowę modułową i wszystkie elementy zostały zamknięte w metalowej skrzynce o wymiarach, 61 na 32 na 17 centymetrów. Ważył tylko 32 kilogramy. Był to ogromny skok na przód, jeśli chodzi o rozwój technologii komputerowej. Normalny pobór mocy wynosił 70 W, jednak inżynierowie wyposażyli AGC również w tryb uśpienia, który pozwalał w krytycznej sytuacji na organicznie poboru mocy do 10 W. NASA nigdy nie wykorzystała tej funkcji i komputery pracowały cały czas od momentu rozpoczęcia misji.
Margaret Hamilton i wydruk kodu programu nawigacyjnego Apollo /Źródło: NASA 
Moduł sterowania DSKY/ Źródło: NASA
Komputer AGC wraz z panelem sterowania DSKY 
poszczególne moduły AGC zamknięte w jednej skrzynce
Błąd nr 1021 i 1202
20 lipca 1969 r. podczas schodzenia modułem księżycowym Apollo 11 na powierzchnię księżyca na pułapie 1800 metrów na wyświetlaczu DSKY pojawiło się ostrzeżenie: Błąd nr 1021 i 1202. Komputer alarmował astronautów o przeciążeniu pamięci. Był to krytyczny moment, który mógł spowodować automatyczne przerwanie misji. Komputer pokazywał błąd spowodowany napływem informacji od radaru lądowania, który był cały czas włączony. Osobą odpowiedzialną za podjęcie kluczowych decyzji w NASA, był 26-letni ekspert systemów informacyjnych kierowania lotem, Steve Bales. Po przeanalizowaniu informacji wysyłanych przez komputer Bales uznał, że błąd nie jest istotny i Edwin Aldrin może kontynuować lądowanie. Za podjęcie takiej decyzji, Steve Bales i trzech astronautów misji Apollo 11 otrzymali Medal Wolności USA. Sam błąd nie był spowodowany przez wadliwe oprogramowanie komputera AGC, a przez system radarowy zakodowany na innej częstotliwości niż komputer AGC. Radar, który powinien być wyłączony podczas lądowania teraz zapełniał pamięć komputera zbyt częstymi odczytami powodując przeciążenie pamięci. Gdyby decyzja Bales byłaby inna, na pewno bieg historii lotów kosmicznych potoczyłby się inaczej.
AGC służył podczas wszystkich misji Apollo do 1975 roku. Bez wątpienia praca setek osób włożona w stworzenie tego komputera przyczyniła się do rozwoju komputerów, jakie znamy obecnie.
