A holdraszállás és a modern operációs rendszerek meséi

Kezdjük az Apolló program részleteiben való elmélyüléssel.

A holdraszállás meséje

Az emberiség legösszetettebb vállalkozása a holdraszállás volt. Nem csak hogy 5x annyiba került (inflációval igazítva), mint az atombomba előállítása, de sokkal összefonódóbb tervezési és szervezési rendszereket igényelt, hatalmas, az egész Földre kiterjedő infrastruktúrával.

Igazi „space-nerd” vagyok, nem titkolom. Számos könyvet rágtam át a holdraszálláshoz vezető Mercury, Gemini és Apolló programok részleteiről. Az űrhajók tervezése, tesztelése és az egymást követő egyre bonyolultabb küldetések „evolúciójának” részletei nagyon tanulságosak. De az agyműködés kapcsán én itt most az Apolló program legjobban látszó eleméről a Küldetés Irányító Központról (KIK, angolul Misson Control Center, avagy MCC, bár ez mostanában szitokszónak számít) írnék. Arról a teremről van szó amelyiket oly sokat mutattak az Apolló 13 című filmben. Egyik ikonikus vezetőjének, Gene Kranz-nak a szájából hangzott el a jól ismert slogen: „Failure is not an option!”. Amit én úgy fordítanék: A kudarc nincs az étlapon!
A terem bármely nagynak is látszik, csak a jéghegy csúcsa, mind térben, mind időben. Egyrészt nem mindig így nézett ki, hosszas „evolúción” esett át. Másrészt, nem csak a repülések alatt dolgoznak itt szakemberek. Amikor még a NASA elődjében, a NACA-ban elkezdték az első –leginkább felrobbanó–  rakétákat felbocsájtani, még mindenki újonc volt. Igaz a náci Németország összeomlása után sok német rakétatudóst „szereztek meg” az amerikai űrkutatás számára –aki magukkal hozták szaktudásukat, elnevezéseiket és eljárásaikat–, még senkinek nem volt fogalma arról mit kell a rakétával és a majd rajta tartózkodó emberrel csinálni felbocsájtás után. Ugye a német V2 rakéták esetében ez nem is volt probléma, elindították őket London felé, a későbbiek kaptak egy kis rádiós iránymutatást, de alapjában véve csak arra vártak célba találnak-e.
Az egyik előrelátó vezető leült és készített egy listát arról, milyen feladatokat kell megoldani ahhoz, hogy egy űrhajóvá vált rakétát hatékonyan, előrelátóan és biztonságosan vezessenek végig küldetésén. Kijelölte az alapvető feladatokat, felelősöket és kidolgozták azokat a protokollokat, amelyek szerint várt és váratlan helyzetekben cselekedni kellett. Több száz, méteres vastagságú checklist-ek, forgatókönyvek íródtak, melyek lépésenként előírták, hogy mikor mit kell csinálni. A felkészülés egyik módja az volt, hogy bonyolult szimulációkkal (az agyban lásd a mozgástervezésről szóló bejegyzéseket) számtalanszor elgyakorolták az indítás, pályáraállás, keringés és visszatérés minden elemét. De ez sem volt elég, külön ravasz csapat dolgozott azon, hogy váratlan pillanatokban váratlan „hibákat” okozzon a gyakorlás alatt (játszottak a mi lenne-ha jelenségével). Ez meg is hozta gyümölcsét, mert pl. amikor az Apollo 12-t súlytó villámok kicsapták annak áramellátását, az egyik küldetésirányító tudta a helyes megoldást, mely azóta sok tojásfejű (a nerd magyarul) pólóját díszíti: „Set SCE to AUX!” Azaz melyik kapcsolót kellett az űrhajósoknak átkapcsolnia, hogy helyreálljanak a dolgok.
A KIK-nek térben is sokkal nagyobb a kiterjedése, mint azt a fotókon, filmeken látjuk. Egy hatalmas épületben (~100x100m) helyezkedik el Houstonban, melyben további, műszerekkel telezsúfolt szobák találhatók, amelyek a Földgolyón szétszórt mérő és kommunikációs rendszerekkel cserélnek információt.

Mostanra már mindenki átrágta magát az idegrendszer szerveződésén, emlékszik a feldolgozás és válasz hierarchiájára. Hogy az agyműködésen alapuló tudatosság tulajdonságai és a KIK logikája közötti erős analógiát megérsük, alaposabban el kell merülni az utóbbi szerkezetében és működésében.

Kezdjük a külvilágtól és haladjunk a központ felé. Ahogy az élőlényekben, itt is az érzékszervekből származnak az információk. Mivel a küldetések jelentős része alacsony földkörüli pályán zajlott, az űrhajók csak pályájuk töredékén tartózkodtak az USA fölött. Ezért a NASA kiépítette, és máig is fenntartja (jelentősen modernizálva) a Deep Space Network- nevű mérő és kommunikációs hálózatát. Egy-egy küldetés alatt szakemberek és épp nem repülő űrhajósok utaztak a világ eldugott vagy ismert zugaiba: Madagaszkárra, az Ausztrál sivatagba vagy Madrid közelébe. Ezeken a helyeken az űrhajók helyzetét mérő radarállomásokat és a kommunikációt szolgáló rádióállomásokat telepítettek. Ezeket tekinthetjük a KIK szemének, fülének, és egyensúlyszervének. Innen, mint az idegeken, érkeztek be rádiókapcsolat útján a jelek a KIK épületében található számos szobába, ahol, mint az agyban a talamusz különböző magjai, a jeleket eltérő szempontokból elemezték. 

A beérkező radar adatokból kiszámították az űrhajó helyzetét és haladási irányát (analóg a talamusz testérzékeléssel foglalkozó magjával), megnézték ez megfelel-e a tervezettnek, ha nem, kiszámolták milyen pályamódosításokat kell végrehajtani (a premotoros agykéreg és striátum funkciójával analóg feladatok). Az űrhajó rendszereiről és állapotáról küldött adatokból az életfenntartó rendszerek működéséről vontak le következtetéseket. Mint ahogy az agytörzs és a hipotalamusz figyeli és szabályozza a légzést, a testhőmérsékletet, a vizeletkiválasztást és az energiaháztartást, úgy figyelték a mérnökök az oxigén és széndioxid szintet, a műszerek és a kabin hűtését, a hűtésre és ivásra használt víz mennyiségét, illetve, hogy az akkumulátorok töltöttségi szintje mire elegendő a tervezett rendszerhasználat és az üzemanyagcellák működése alapján. Aki végigizgulta az Apolló 13 filmet az, tudja, hogy nagyon sok modellezés és trükk (lásd a striátum szerepét az agyi tervek kidolgozásában) kellett a támogató háttércsapat részéről, hogy minden élet- és működés-fenntartó rendszer kitartson a leszállásig. A rendszerben volt meteorológiai központ is, ami a felszállás és leszállás területén figyelte az időjárást. Illetve egy csapat azt vizsgálta, hogy az aktuális leszálló területre mikor és mennyi mentőegységet kell küldeni. Ezek a rendszerek és funkcióik megfelelnek az idáig kéreg alatti területeknek nevezett agyi központoknak. A feldolgozott adatokat ezután megfelelő formába hozták és egy részüket kivetítették a KIK hatalmas kivetítőire, más részüket a KIK-ben található munkaállomásokra (az agykéreg felé) továbbították.
 

A küldetés agykérge (a kezek az űrhajósok voltak) az épület közepén található. A három hatalmas kivetítő előtt négy sorban képernyőkkel telezsúfolt pultok találhatók, mindegyik fölött egy tábla mutatja, hogy az oda tartozó szakember milyen alrendszer működéséért felelős, miben kell döntést hoznia. A képernyőhöz legközelebbi sort a Mercury program idején Lövészárok-nak („The Trench”) nevezték el. Ekkor még csőpostán érkeztek a legfrissebb adatok az épület „kéreg alatti” információ feldolgozó területéről, és mindenfelé –mint üres ágyúlövedék hüvelyek– hevertek a csőposta kapszulák. Itt található a BOOSTER, a RETRO, a FIDO és a GUIDO. Ugyanis feladatkörük alapján szólítják meg az éppen szolgálatban lévőket. A BOOSTER a hordozórakéták állapotát követi a fellövés előtt és alatt. Csak addig van szolgálatban, amíg a rakéta el nem hagyja a kilövőtornyot. Onnan a főmotor leállásáig úgyis automatikus minden. A következő három poszt felelős az űrhajó pályájáért. A FIDO (Flight Dinamics Officer) az űrhajó pályáját követi nyomon és irányítja. A GUIDO (Guidance Officer) az űrhajó aktuális helyzetét, irányát és mozgását, illetve a navigációs rendszerek helyes működését felügyeli. A RETRO (Retrofire Officer) mindig tudja, hogy az adott helyzetben hogyan kell a küldetést megszakítani, milyen hajtómű manővereket kell ahhoz végrehajtani, hogy a legénység épségben hazatérjen. Ő volt felelős a Holdról való visszatérés manővereinek lebonyolításáért és a légkörbe lépésekért is.
A második sorban található a SURGEON, a hajóorvos, aki az életfenntartó rendszereket és az űrhajósok állapotát figyeli. Mellette a CAPCOM (Capsule Communicator), aki mindig a tartalék űrhajós személyzet tagja. Együtt gyakorlatozott a repülő űrhajósokkal, ismeri a küldetést, és az űrhajó minden porcikáját. Egyedül Ő beszélhet az űrhajósokkal! Mivel nem technikus és mérnök, hanem képzett űrhajós, pontosan tudja hogyan kell kritikus helyzetekben is egyértelmű utasításokat adni vagy fogadni. Nem véletlen, hogy a hajóorvos mellett ül, mert az űrhajósok személyes problémáinak megoldója is, gyóntató és pszichológus is egyben. A szomszéd asztalnál az EECOM, GNC, TELMU és CONTROL ül. Ők a hírközlési rendszerekért, a műszerek állapotáért, navigációs és szabályozórendszerekért, mérési és űrséta rendszerekért, illetve a holdkomp rendszereiért felelősek.
A következő (a kivetítőktől harmadik) sor közepén található a FLIGHT (Flight Director). Nála fut össze minden információ. Ő hozza a döntéseket és irányítja az űrhajósok munkáját a CAPCOM-on keresztül (még Ő sem adhat ki közvetlen utasításokat az űrhajó személyzetének). Bal oldalán helyettese az AFLIGHT (Assistanf Flight Director), a küldetés egyes lépésit nyomon követő és ütemező O&P (Operations and Procedures) és az INCO (Instrumentation and Communications Officer) helyezkedik el, aki a műszereket és a kommunikációt felügyeli. A FLIGHT jobbján a FAO (Flight Activities Officer) lépésről lépésre követi, hogy az űrhajósok a feladatokat megfelelő sorrendben hajtják-e végre, nem követnek-e el hibát. Végül a NETWORK a földi kiszolgáló és kommunikációs rendszereket felügyeli.
A leghátsó sorban ülnek a leginkább csak megfigyelő szerepű nagyfejűek. A PAO (Public Affairs Officer) tartja a kapcsolatot az újságírókkal. Két pultnál a NASA vezetésének képviselői, egy harmadiknál pedig a Védelmi minisztérium szúrós tekintetű képviselője ül. Ezt a sort történetünk szempontjából igazából elfeledhetjük.

 Itt most megállunk és a következő bejegyzésben folytatjuk milyen kölcsönhatások voltak az egyes szakemberek között rutin működés és rendkívüli helyzet esetében.

Szerző: Gulyás Attila