Kosmos w latach siedemdziesiątych: NASA Spinoff, NASTRAN i Space Mountain, 1977

Jak FORTRAN pomógł zaprojektować jedną z kultowych na świecie kolejek górskich o tematyce kosmicznej.

W 1976 roku NASA wydała swój pierwszy magazyn „NASA Spinoff”, aby pokazać światu poza astronautyką i aeronautyką, jak innowacje agencji wzbogacają codzienne życie . Pierwszy numer – olśniewający zapętlonymi czcionkami z połowy lat 70. i schematami kolorów kukurydzy i awokado – zawierał sekcje, które broniły wpływu NASA na wszystko, od bankowości po medycynę. Jedna istotna krytyka ze strony opinii publicznej w NASA – która w tym czasie zmieniała swoją wizję kosmiczną z Apollo na Shuttle – dotyczyła tego, że koszty podatników nie przyniosły wielu korzyści publicznych. NASA Spinoff próbowała zmienić te postawy.

Niemal nie trzeba pisać, że wiele „spin-offów” pokazywanych w magazynach z połowy lat 70. jest strasznie przestarzałych. Na przykład technologia medyczna była wprowadzana w szalonym tempie w drugiej połowie dekady. Na przykład tomografia komputerowa i rezonans magnetyczny zastąpiłyby promieniowanie rentgenowskie jako preferowaną formę obrazowania medycznego o wysokiej rozdzielczości. Inny (smutny) przykład dotyczył Davida Vettera, młody chłopiec z Houston w Teksasie, który cierpiał na ciężki złożony niedobór odporności (SCID); w latach 70. nie było lekarstwa na tę chorobę. NASA zapewniła rodzinie Davida jedyne znane wówczas udogodnienia — sterylną „bąbelkową” obudowę i „kombinezon astronauty”, który miał chronić przed szkodliwymi patogenami. Chociaż David zmarł w 1984 roku po nieudanej procedurze przeszczepu szpiku kostnego, uważa się, że niektóre z wniosków wyciągniętych z jego przypadku przyczyniły się do tego, że dzieci z tą rzadką chorobą otrzymały skuteczne leczenie.

Magazyn NASA Spinoff z 1977 r. również omawiał, w jaki sposób pomysłowość agencji wpłynęła na wypoczynek. W 1972 roku, krótko po uroczystym otwarciu, firma Imagineers w Orlando na Florydzie Walt Disney World rozpoczęła projektowanie jednej ze swoich charakterystycznych atrakcji: ciemnej kolejki górskiej Space Mountain . Z pomocą ówczesnego dyrektora Disneya i byłego astronauty Merkurego i Gemini Gordona Coopera, Disney Imagineers postanowili zaprojektować przejażdżkę, która odtworzy emocje związane z lotami kosmicznymi dla tysięcy odwiedzających park rozrywki — marzenie, które sam Walt Disney miał, ale nie był w stanie go spełnić w ruch ze względu na ograniczenia technologiczne i, co gorsza, jego przedwczesną śmierć w grudniu 1966 roku.

Jak Disney's Imagineers spełnił marzenie Walta Disneya o wysokoenergetycznej przejażdżce kosmicznej? Oprogramowanie komputerowe NASA — niedostępne przed jego śmiercią — stało się teraz rzeczywistością i pomogłoby w zaprojektowaniu kolejki górskiej. Ale jak powstało to oprogramowanie i jakie były jego cele?

NASTRAN NASA

Wywiad Design World z 2013 roku z dr Dennisem Nagyemomówił stworzenie NASA STRuctural ANALIZA lub NASTRAN. Dr Nagy stwierdził: „Firma MacNeal-Schwendler Corp. (MSC) została założona w Pasadenie w Kalifornii 1 lutego 1963 r. przez dr Richarda „Dicka” MacNeala i Roberta Schwendlera… Kluczowym pierwszym kamieniem milowym dla MSC było wygranie w 1965 r. zapytanie ofertowe amerykańskiej Narodowej Agencji Aeronautyki i Przestrzeni Kosmicznej (NASA) dotyczące opracowania programu do analizy strukturalnej ogólnego przeznaczenia opartego na MES, który ostatecznie stałby się NASTRAN (NASA Structural Analysis), pionierem wielu technologii, na których przemysł nadal polega dzisiaj do symulacji naprężeń, odkształceń, wibracji, dynamiki, akustyki i analizy termicznej. W 1971 roku firma MSC wypuściła komercyjną wersję NASTRAN będącego własnością publiczną, nazwaną MSC/NASTRAN, i rozwijała się powoli, ale stabilnie, bez potrzeby zewnętrznych inwestycji”.

Krótka historia firmy NASTRAN w NASA przypisuje Thomasowi G. Butlerowi „ojca NASTRANA”:

NASTRAN zawdzięcza swoje istnienie być może przede wszystkim Thomasowi G. Butlerowi, który jako inżynier w Goddard Space Flight Center w latach 60. był orędownikiem stworzenia programu do analizy elementów skończonych (FEA) ogólnego przeznaczenia… był w powijakach, a kiedy Butler zatrudnił Rega Mitchella, wówczas studenta inżynierii na George Washington University, jako letniego pomocnika inżyniera w 1964 roku, „Musiałem iść do biblioteki, aby dowiedzieć się, czym są elementy skończone” — wspomina Mitchell.

Butler pracował wcześniej w oddziale Martin Company w Baltimore, który opracował wczesny, podstawowy program do modelowania elementów skończonych, wyjaśnia Mitchell. „Załatwił sprowadzenie kopii do Goddard, a ja miałem spróbować wymyślić, jak jej użyć tego lata”.

W międzyczasie Butler zwerbował zwolenników z różnych ośrodków terenowych NASA i kilku agencji Departamentu Obrony i utworzono komitet z nim na czele. „Ci ludzie zebrali się razem i wymyślili swój wymarzony program komputerowy, wszystkie rzeczy, które powinien robić – z których wiele nie było wykonalnych w 1964 roku, ale opisali to, czego chcieli, niekoniecznie to, co mieli” – mówi Mitchell.

W drodze konkursu zespół trzech firm — Computer Sciences Corporation (CSC), Martin Company i MSC — został wybrany do stworzenia tego wymarzonego programu. Mitchell mówi, że Richard MacNeal i inni z MSC, lepiej znanej wówczas jako MacNeal-Schwendler Corporation, zajmowali się teoretyczną matematyką stojącą za projektem oprogramowania, podczas gdy CSC stworzyło znaczną część architektury i programowania, a Martin stworzył możliwość kreślenia struktur.

Opisuje podstawową ideę programu jako „wirtualny zestaw Tinkertoy”. [ Oto elementarz dla osób poniżej 40 roku życia, które nie wiedzą, czym są Tinkertoys. ]

Do 1967 roku „program komputerowy marzeń” NASTRAN został z powodzeniem zademonstrowany w audytorium NASA Goddard, umożliwiając skomputeryzowaną analizę różnych konstrukcji, w tym przejażdżek kolejką górską. Według dr Nagy , w 1980 roku MSC wszedł na giełdę; zapewniło to firmie wystarczającą poduszkę finansową, że była w stanie zaktualizować i przepisać NASTRAN, pozwalając mu pozostać opłacalną formą oprogramowania dla inżynierów konstrukcyjnych. W artykule NASA NASTRAN z 2018 roku, zachwyca się agencja, „Pół wieku po utworzeniu NASTRAN pozostaje liderem w swojej dziedzinie, zarówno w wewnętrznym działaniu programów takich jak Apex [linia oprogramowania MSC], jak i jako samodzielny standard branżowy. Do dziś jest to jeden z najczęściej używanych programów NASA, a jego wpływ zmienił proces projektowania w wielu branżach”.

W artykule zatytułowanym „Technical and Social Impact of NASTRAN”, napisanym przez Butlera w 1972 r., przewidziano wstrząs, jaki oprogramowanie wywoła w projektowaniu konstrukcji w ciągu dekady:

Niemniej jednak głęboko wierzymy, że obecnie trwa niewielka rewolucja i że rewolucja ta nie osiągnie pełnego rozwoju przez kolejne pięć lat. NASTRAN ma istotny wpływ na wywołanie tego fermentu. Jest dobrze sprawdzony i dostępny dla ogółu społeczeństwa za symboliczną cenę. Jego ogólny charakter oraz stopień niezależności od maszyny i plotera sprawiają, że jest szczególnie atrakcyjny dla tych, którzy oczekują długowieczności metod.

NASTRAN i Kosmiczna Góra

Według NASA przemysł motoryzacyjny wykorzystywał głównie NASTRAN, ale warto wspomnieć, że był on używany do opracowywania konstrukcji, w tym między innymi promu kosmicznego, łodzi podwodnych i statków. Magazyn NASA Spinoff z 1977 roku omawiał, w jaki sposób NASTRAN został wykorzystany do stworzenia najnowocześniejszego wówczas samochodu połowy dekady: Cadillaca Seville firmy General Motors. Tekst magazynu brzmiał: „Program komputerowy poprawił jazdę samochodem w ramach limitów wagowych i zaoszczędził czas na rozwój”. Sama liczba projektów, w których NASTRAN pomagał w projektowaniu i rozwoju, zapewniła, że ​​był on wart znacznie więcej niż stosunkowo niewielkie inwestycje w oprogramowanie.

Wreszcie, co nie mniej ważne, firma NASTRAN umożliwiła zaprojektowanie Space Mountain — takiej, która nie była możliwa do zrealizowania w latach 60., kiedy początkowo budowano Disney World na Florydzie. Według przewodnika NASA Spinoff z 1977 r. „Zadanie polegało na zaprojektowaniu konstrukcji wsporczej dla torów, która byłaby całkowicie bezpieczna, ale nie przesadnie wytrzymała”. Jeśli kiedykolwiek jeździłeś na Space Mountain, ma to sens — tory (w Disney World są dwa tory, Alpha i Omega — Alpha jest nieco dłuższa) wymagałyby pewnej elastyczności, aby wytrzymać powtarzające się 28-milowe -godzinne kursy przejazdu przewożącego tysiące pasażerów rocznie. I to się udało — z wyjątkiem kilku przestojów konserwacyjnych, przejażdżka dostarczała niekończących się emocji od czasu jej otwarcia prawie 50 lat temu .

W zeszły weekend moje 45-letnie ciało wytrzymało wiele biegów na obu torach Space Mountain w Magic Kingdom na Florydzie i zapewniam, że jazda jest równie elektryzująca, jak w dniu otwarcia w styczniu 1975 r. nieco przyćmiona przez krętą, futurystyczną kolejkę górską Tron Lightcycle/Run, która została otwarta w kwietniu tego roku). W 1977 roku Space Mountain otwarto na przeciwległym wybrzeżu w Disneylandzie, gdzie obecnie znajduje się temat Gwiezdnych Wojen jako „Hyperspace Mountain”. Zarówno przejażdżki, jak i ciągłe emocje, jakie zapewniają, są po części świadectwem oprogramowania NASA, które pomogło w ich ponadczasowym (choć nieco wyboistym) projekcie.

Zabawne fakty:

· NASTRAN jest napisany głównie w języku FORTRAN i ma ponad milion linii kodu; I

· Wersję oprogramowania typu open source można bezpłatnie pobrać ze strony internetowej NASA.

*****

Jeśli lubisz czytać takie historie i chciałbyś wesprzeć mnie jako pisarza, rozważ zarejestrowanie się jako członek Medium . Kosztuje 5 USD miesięcznie i zapewnia nieograniczony dostęp do historii na Medium. Dziękuję za przeczytanie!