Una Raspberry Pi corriendo el emulador Virtual AGC mueve la réplica a escala 1:1 del DSKY que construyó Michael Newton, ingeniero de aviónica de aviones comerciales radicado en Calgary, Alberta. El DSKY era la pantalla y el teclado con que los astronautas del Apolo hablaban con la computadora de a bordo. La réplica está impresa en 3D y ejecuta el software original del módulo de mando del Apolo 13. El proyecto aparece en la edición de Raspberry Pi Official Magazine, que lo destacó aunque su número de ese mes estaba dedicado a estaciones meteorológicas.
Cuando no está en la losa, Newton estudia y recrea con técnicas modernas hardware histórico de aviones y naves espaciales.
La computadora que llevó al hombre a la Luna
En 1966, tres años antes de que Neil Armstrong pisara la Luna, el Laboratorio Charles Stark Draper del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT) presentó la Computadora de Guiado del Apolo (AGC, por su sigla en inglés). Iba instalada en cada módulo de mando y en cada módulo lunar. Su capacidad era comparable a la de un Apple II, con menos de 100 kB de memoria y un reloj de 1,024 MHz.
Aun así, como recuerda Newton, permitía a los astronautas ejecutar rutinas de navegación, maniobras de piloto automático, encendidos de motor, encuentros orbitales y la reentrada a la Tierra desde la propia nave. Fue además la primera computadora basada en circuitos integrados de silicio.
Newton lidera un proyecto de código abierto llamado Recreate Apollo. Usa una Raspberry Pi con el emulador Virtual AGC para dar vida a un DSKY impreso en 3D a escala real. Como corre específicamente el software del módulo de mando del Apolo 13, cualquiera puede poner las manos sobre una pieza de la historia de la computación y del espacio.
"Mi interés en el proyecto empezó hace muchos años, cuando durante la pandemia de COVID-19 un grupo de entusiastas del Apolo comenzó a traducir los documentos de ingeniería originales del MIT Instrumentation Lab a archivos CAD modernos, con la meta de imprimirlos en 3D", cuenta Newton. Los documentos se habían liberado tras una solicitud de acceso a registros públicos y el grupo Virtual AGC los archivó.
"Perdí el rastro de casi todo su avance mientras la vida seguía, pero hace como un año me topé con otro maker llamado Eric, que lleva un blog llamado mkme.org, y vi que había creado un DSKY a partir de los planos, ya casi terminados, que estaban subidos a GitHub. Como no sabía de dónde había sacado los archivos, salí a buscarlos yo mismo. Encontré muchos en distintos repositorios de GitHub o en otros proyectos de código abierto, pero otras piezas necesitaban trabajo para refinarlas y otras más tuve que modelarlas por mi cuenta. Después de unas semanas tenía un juego completo de archivos .stp listos para imprimir y que me dejaban conforme. Compré una impresora 3D y empecé a aprender ese mundo."
El despegue
Newton aprendió sobre la marcha y dividió el trabajo en tres tareas. Primero imprimir, terminar y pintar la carcasa. Después ordenar y cablear el hardware. Al final escribir el código y el software.
"Abordé cada parte del proyecto durante unos meses, en ese orden, con calma y aprendiendo en el camino", dice. "Pero una de mis metas más grandes para este proyecto era la documentación. Quería que cualquier interesado pudiera construir uno, incluso sin conocimientos previos. Mi guía, disponible en GitHub, es el fruto de ese esfuerzo."
Su apego a la misión Apolo y a la AGC lo llevó a buscar la mayor fidelidad posible al original. "Físicamente, el DSKY es auténtico en un 90%", afirma. "Por fuera busqué una representación visual perfecta y estoy conforme con donde llegó." Por dentro tuvo que hacer ajustes y cambiar los puntos de montaje de los microcontroladores y de la Raspberry Pi.
"También tuve que ponerme creativo con el montaje de la pantalla, porque la placa donde va la pantalla es físicamente más grande que la pieza diseñada para sostener la original", explica. "Modelé un soporte tipo pinza para la pantalla e hice unos ajustes mínimos hasta lograr el calce perfecto. Las teclas también quedaron un poco distintas de las originales, porque las letras eran demasiado chicas para imprimirlas con buena definición. Aunque la tipografía coincide con la histórica (sí, alguien recreó la fuente), las palabras son un poco más grandes."
Ciencia de cohetes
La Raspberry Pi le pareció la pieza ideal. "Es casi como si estuviera hecha para este proyecto", dice Newton. "Se integra con los microcontroladores por USB, no necesita mucha energía, trae LAN inalámbrica para SSH y aplicaciones remotas y además funciona fría. Raspberry Pi OS es muy fácil de instalar, y se puede crear una distribución personalizada para mandarle una instancia completa del sistema a otros usuarios, lo que simplifica copiar esa parte del armado."
Lo más importante es que la Raspberry Pi corre sin problema yaAGC, el programa de Virtual AGC que replica cada característica de la AGC real. "Esto incluye la temporización asíncrona única (interrupciones) que salvó al Apolo 11 (los códigos de alarma 1201 y 1202), la palabra de 15 bits más uno de paridad y el reloj arcaicamente lento de 1,024 MHz", detalla.
Los datos que usaba la AGC se organizan de una forma muy distinta a la de cualquier computadora moderna. Los unos y ceros se agrupan en bloques de 15 bits con un solo bit de paridad para detectar errores. Según Newton, lograr la emulación fue muy difícil, pero los programadores consiguieron replicar la AGC con la misma lógica y la misma temporización del original.
"En el fondo se conservan exactamente las mismas restricciones en esta emulación, porque la temporización de la AGC se mantiene intacta y la memoria que lee la computadora es una virtualización del código real que se tejía en la ROM de cuerda de núcleos y se magnetizaba en la RAM", explica Newton. "De hecho, emula tan bien la computadora real que, para mí, Virtual AGC no es un emulador. Es una Computadora de Guiado del Apolo real que toma prestado tu procesador."
Grandes mentes
El resultado es un aparato totalmente usable, que se maneja con un teclado. Para las teclas, Newton eligió interruptores mecánicos comerciales con la mayor fuerza de accionamiento y el "clic" más firme que encontró. "Me quedé con los Kailh Box Navy", cuenta. "Se sienten y suenan bien, y son fáciles de conseguir, pero están lejos del teclado real."
Ahora trabaja en un DSKY mucho más fino, con cuerpo completo de aluminio, mejores indicadores luminosos y quizás una pantalla electroluminiscente real. Esa versión, dice, llevaría un teclado mejor.
Recreate Apollo le ha servido a Newton, y a otros, para aprender mucho más sobre la AGC. Para él, el ingenio de quienes diseñaron la computadora original salta a la vista.
"Solo la memoria ya era un diseño ingenioso de magnetismo, ¿y sabías que la Computadora de Guiado del Apolo usaba UN solo tipo de compuerta lógica, la NOR de tres entradas? Toda la matemática, el movimiento de datos, la navegación, el piloto automático, los encendidos, todo, eran solo niveles de voltaje pasando por NOR de tres entradas y alguno que otro arreglo de diodos. Hacían falta mentes realmente increíbles para diseñar algo así."
