アポロ緊急脱出誘導システム

アポロ脱出誘導システム（AGS 、アポロ脱出誘導セクションとも呼ばれる）は、降下、上昇、またはランデブー中に月着陸船の主要誘導システム（アポロPGNCS ）に障害が発生した場合に、中止機能を提供するバックアップコンピュータシステムでした。中止システムであるため、月面着陸の誘導はサポートしていませんでした。^[1]

AGS は、アポロ誘導コンピュータおよびPGNCSの開発とは独立してTRWによって設計されました。

これは、ジンバル式ジャイロ安定化IMU（ PGNCSが使用）ではなく、ストラップダウン慣性計測ユニットを使用した最初のナビゲーションシステムでした。 ^[2]ジンバル式IMUほど正確ではありませんでしたが、光学望遠鏡とランデブーレーダーの助けを借りて満足のいく精度を提供しました。また、より軽量で小型でした。

脱出誘導システムには以下のコンポーネントが含まれていました: ^[3]

• 電子アセンブリの中止 (AEA): AGS コンピュータ
• アボートセンサーアセンブリ（ASA）：シンプルなストラップダウンIMU
• データ入力および表示アセンブリ（DEDA）： DSKYに似た宇宙飛行士インターフェース

使用されたコンピュータは MARCO 4418 (MARCO は Man Rated Computer の略) で、寸法は 5 x 8 x 23.75 インチ (12.7 x 20.3 x 60.33 センチメートル)、重量は 32.7 ポンド (14.83 kg)、消費電力は 90 ワットでした。メモリはシリアル アクセスであったため、AGC よりも低速でしたが、AEA の一部の操作は AGC と同等かそれ以上の速度で実行されました。

このコンピュータには次のような特性がありました。

• これには5 マイクロ秒のサイクルタイムを持つ4096ワードの磁気コアメモリがありました。下位 2,048 ワードは消去可能メモリ (RAM)、上位 2,048 ワードは固定メモリ (ROM) として機能し、1 本のセンスワイヤは 0 個のコアのみを通過します。^{[4] : p. 5}固定メモリと消去可能メモリは同様に構築されているため、固定メモリと消去可能メモリの比率は可変です。
• これは 18 ビットのマシンで、17 ビットの絶対値ビットと 1 つの符号ビットを備えていました。アドレスは 13 ビットの長さで、MSB はインデックス アドレス指定を示していました。
• データ ワードは2 の補数で固定小数点形式です。

AEAには以下の登録簿がある: ^[4]

• A:アキュムレータ（18ビット）
• M: メモリレジスタ（18ビット）、中央コンピュータとメモリ間で転送されるデータを保持します。
• Q: 乗算器商レジスタ（18ビット）。乗算と除算後の結果の最下位半分を格納します。アキュムレータの拡張としても使用できます。
• インデックスレジスタ（3ビット）：インデックスアドレス指定に使用

その他のレジスターには次のものがあります:

• アドレスレジスタ（12ビット）：中央コンピュータから要求されたメモリアドレスを保持します。
• オペレーションコードレジスタ（5ビット）：実行中に5ビットの命令コードを保持する
• プログラムカウンタ（12ビット）
• サイクルカウンタ（5ビット）：シフト命令を制御する
• タイマー（2つのレジスタ）：制御タイミング信号を生成する
• 入力レジスタ：13個のレジスタ。入力レジスタの多くには、アボートシステムと主誘導システムからのパルスを積分するカウンターが搭載されていた。^[4]

AEA 命令フォーマットは、5 ビットの命令コード、インデックス ビット、および 12 ビットのアドレスで構成されます。

コンピュータには 27 個の命令がありました。

ADD: メモリ位置の内容がアキュムレータ A に追加されます。メモリ位置の内容は変更されません。

ADZ (加算とゼロ) : メモリの内容がアキュムレータ A に加算されます。メモリの内容はゼロに設定されます。

SUB (減算) : メモリの内容がアキュムレータ A から減算されます。メモリの内容は変更されません。

SUZ (減算してゼロ) : メモリの内容がアキュムレータ A から減算されます。メモリの内容はゼロに設定されます。

MPY (乗算) : アキュムレータ A の内容とメモリの内容を乗算します。積の最上位部分はアキュムレータ A に格納され、最下位部分はレジスタ Q に格納されます。

MPR (乗算と丸め) : 命令と同じですMPYが、Q レジスタのビット 1 が 1 の場合、アキュムレータ A の積の最上位部分は、アキュムレータ A の内容に 1 を加算して丸められます。

MPZ (乗算とゼロ) :MPR命令と同じで、メモリの内容はゼロに設定されます。

DVP (除算) : 被除数を形成するアキュムレータ A とレジスタ Q の内容をメモリの内容で割ります。商はアキュムレータ A に格納され、丸めによってオーバーフローが発生しない限り丸められます。

COM (補数アキュムレータ) : アキュムレータ A の内容は、2 の補数に置き換えられます。アキュムレータ A の内容が正、ゼロ、またはマイナス 1 の場合、内容は変更されません。

CLA (クリアして追加) : アキュムレータ A はメモリからロードされます。メモリの内容は変更されません。

CLZ (クリア、追加、ゼロ) : 命令と同様CLA、メモリの内容がゼロに設定されます。

LDQ (Q レジスタのロード) : Q レジスタにメモリの内容がロードされます。メモリの内容は変更されません。

STO (アキュムレータの保存) : アキュムレータ A の内容がメモリに保存されます。アキュムレータ A の内容は変更されません。

STQ (Q レジスタの保存) : Q レジスタの内容がメモリに保存されます。Q レジスタの内容は変更されません。

ALS N (算術左シフト) : アキュムレータ A の内容が N 桁左にシフトされます。

LLS N (ロング左シフト) : アキュムレータ A の内容と Q レジスタのビット 1 - 17 が 1 レジスタ分 N 左にシフトされます。Q レジスタの符号はアキュムレータ A の符号と一致するように設定されます。

LRS N (ロング右シフト) : と似ていますLLSが、内容は N 桁右にシフトされます。

TRA (転送) : 次の命令がメモリから取得されます。

TSQ (Q の転送と設定) : Q レジスタの内容は、TSQ命令の位置より 1 つ大きいアドレス フィールドに置き換えられます。次の命令はメモリから取得されます。

TMI (マイナスアキュムレータでの転送) : アキュムレータ A の内容が負の場合、次の命令がメモリから取得されます。それ以外の場合は、次の命令が順番に取得されます。

TOV (オーバーフロー時の転送) : オーバーフロー インジケータが設定されている場合、次の命令はメモリから取得されます。

AXT N (アドレスからインデックス) : インデックス レジスタは N に設定されます。

TIX (インデックスと転送のテスト) : インデックス レジスタが正の場合、1 ずつ減算され、次の命令がメモリから取得されます。

DLY (遅延) : タイミング信号を受信するまで実行が停止します。次の命令はメモリから取得されます。

INP (入力) : アドレスで指定された入力レジスタの内容がアキュムレータ A に配置されます。入力レジスタは、選択されたレジスタに応じて、ゼロに設定されるか、変更されません。

OUT (出力) : アキュムレータAの内容がアドレスで指定された出力レジスタに配置されます。

脱出誘導システムの最初の設計案にはコンピュータの使用は含まれておらず、ナビゲーション機能のないシーケンサが使用されていました。これは、乗組員がアポロCSMによる救助を待つ月周回軌道に月着陸船を投入するには十分でした。後の設計では、ある程度の自律性を提供するためにデジタルコンピュータが組み込まれました。^[2]

AGS ソフトウェアは、上記の 27 個の命令とアセンブラが使用する一連の疑似操作を使用する LEMAP アセンブリ言語で記述されています。

メインの計算サイクルは 2 秒でした。この 2 秒のサイクルは 100 のセグメントに分割され、各セグメントの持続時間は 20ミリ秒でした。これらのセグメントは、20 ミリ秒ごとに再計算する必要のある計算 (IMU 信号処理、PGNCS ダウンリンク データの更新、方向余弦の更新など) に使用されました。

また、40 ミリ秒ごとに実行する必要のある一連の計算もありました (エンジン コマンド、外部信号サンプリング、姿勢制御など)。

その他の計算は2秒ごとに実行され、これらの方程式は小さなグループに分割され、残りの（つまり未使用の）20ミリ秒セグメントの間に再計算できるようになりました（例：レーダーデータ処理、軌道パラメータの計算、ランデブーシーケンスの計算、IMUセンサーのキャリブレーションなど）^[5]

AGSのソフトウェアは、プログラムエラーの発見とソフトウェアのサイズ削減のために何度も見直されました。無人および有人テストに使用されたソフトウェアのバージョンがいくつか知られています。^[6]

AGS ユーザー インターフェイス ユニットは DEDA (データ入力および表示アセンブリ) と名付けられました。その機能は、AGS からのデータの入力と読み取りでした。AGC が使用する DSKY とは異なり、システムの機能の一部は DEDA に組み込まれていました。

DEDA には次の要素がありました。

• 数字キー 0 - 9
• + と - の記号キー
• CLRキー: 入力表示をクリアし、OPR ERRライトをクリアします。
• ENTERキー: データ/アドレス入力用
• READOUTキー: 指定されたアドレスからデータを読み取り、0.5秒ごとに更新されたデータを表示します。
• HOLDキー：データの連続出力を停止します
• OPR ERRライト: オペレータのエラーを示します
• ディスプレイはデータの入力と読み取りに使用されます

アポロ計画では着陸中止は必要なかったため、AGS の使用に関する実際の記述はほとんどありません。ただし、AGS が使用されたケースは 4 件あります。

この装置が最初に使用されたのは、アポロ9号のミッション中に地球周回軌道飛行中の月着陸船降下段の試験のためでした。^[7]アポロ10号のミッションでも、APSの噴射前に月着陸船降下段が切り離された後に再び使用されました。AGSのスイッチ設定が誤っていたため^[8]、 AGSが姿勢保持モードではなく自動モードになっていたため、ステージングの直前に姿勢が急激に大きく逸脱しました。^[9]この状況はすぐに制御されました。

AGSが次に使用されたのは、アポロ11号ミッションの月面上昇段階で、LMの乗組員が一連のランデブー操作を実行してジンバルロックを起こしたときでした。その後、AGSは姿勢制御を取得するために使用されました。^[3]

AGS は、酸素タンクの爆発によりサービス モジュールが機能しなくなり、宇宙飛行士が月着陸船を「救命ボート」として使わざるを得なくなった後、アポロ 13 号の安全な帰還に重要な役割を果たしました。月着陸船の電力と水の供給は限られており、主誘導航法システムは冷却に大量の水を使用しました。その結果、月への最接近から 2 時間後に月着陸船の降下エンジンが燃焼して帰還時間を短縮した後、AGS は 2 回の中間コース修正を含む帰還のほとんどの期間使用されました。^{[10] pp. III-17,32,35,40}