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2024-04-16T11:12:24Z

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Der '''Gemini Digital Computer''' ('''GDC''') war der in den [[Raumschiff]]en des [[Gemini-Programm]]s eingesetzte [[Computer]] und damit der erste in einem bemannten Raumfahrzeug eingesetzte [[Digitalrechner]]. Er wurde von der ''[[IBM]] Federal Systems Division'' entwickelt und gebaut.
[[Datei:Gemini Guidance Computer (NASM).JPG|mini|Der Gemini Digital Computer]]
[[Datei:Gemini 7 in orbit - GPN-2006-000035.jpg|mini|[[Gemini 6|Gemini 6]] während des Rendezvous mit [[Gemini 7|Gemini 7]]]]

== Einsatz ==
Die Raumfahrzeuge des [[Mercury-Programm]]s – des ersten bemannten Raumfahrtprogramms der [[National Aeronautics and Space Administration|NASA]] – verfügten über keinerlei Möglichkeit, unabhängig zu manövrieren. So war die Genauigkeit der Erdumlaufbahn von der Steuerung der [[Atlas (Rakete)|Atlas-Trägerrakete]] abhängig, und die zum Wiedereintritt in die Erdatmosphäre benötigten Informationen wurden von Echtzeitsystemen auf der Erde berechnet und dem Raumfahrzeug übermittelt. So bestand beim Mercury-Programm nicht die Notwendigkeit eines Computers an Bord der Raumfahrzeuge, da alle für die begrenzten Ziele des Mercury-Programms benötigten Funktionen von anderen Systemen zur Verfügung gestellt wurden.

Die Gemini-Missionen dienten zum Test der kritischen [[Rendezvous (Raumfahrt)|Rendezvous- und Kopplungsmanöver]] der Mondmissionen. Solche Manöver setzen einen genauen Eintritt in die [[Satellitenorbit|Erdumlaufbahn]], komplexe Manöver bei der Annäherung an das Rendezvousziel und genau abgestimmte Manöver beim Rendezvous voraus. Ebenfalls wurde, um eine höhere Sicherheit während des Starts mit der [[Titan (Trägerrakete)|Titan-II-Trägerrakete]] zu erreichen, ein Reservesystem für das Leitsystem der Titan II benötigt. Darüber hinaus wollte man eine größere Genauigkeit beim Wiedereintritt in die [[Erdatmosphäre]] erreichen und die vor dem Start durchzuführenden Systemprüfungen automatisieren. Zur Erfüllung dieser vielfältigen Aufgaben wurde der Gemini Digital Computer entwickelt.

IBM erhielt den Auftrag für den Computer im April 1962 und lieferte bis Dezember 1965 insgesamt 20 dieser Rechner an die NASA aus.

Eingesetzt wurde der Gemini Digital Computer während folgender sechs Flugphasen:

* vor dem Start,
* als Reservesystem während des Aufstiegs,
* beim Eintritt in die Erdumlaufbahn,
* bei der Annäherung an das Rendezvousziel,
* beim Rendezvous und
* beim Wiedereintritt in die Erdatmosphäre.

== Beschreibung ==
[[Datei:Locations gemini guidance system.jpg|mini|Einbauorte einzelner Komponenten des Gemini Digital Computers]]

=== Hardware ===
Der Gemini Digital Computer hatte eine Größe von 48,0 cm × 36,8 cm × 32,4 cm, war 26,75 kg schwer und verbrauchte im Durchschnitt 94,54 Watt. Untergebracht war er links neben dem Sitz des Kommandanten des Raumfahrzeugs.

Der Rechner war aus [[Diskretes Bauteil|diskreten Bauteilen]] aufgebaut, das heißt, es wurden keine [[Integrierter Schaltkreis|integrierten Schaltkreise (ICs)]] benutzt. Er verfügte außerdem über keinerlei [[Redundanz (Technik)|Redundanz]]. Fielen Funktionen aus, mussten die entsprechenden Phasen abgebrochen (z. B. ein Rendezvous) oder manuell durchgeführt werden (z. B. der Wiedereintritt in die Erdatmosphäre).

Ein Befehlszyklus des Gemini Digital Computers – die Dauer einer Addition – betrug 140 µs. Für eine Multiplikation wurden drei Befehlszyklen (420 µs) und für eine Division sechs Befehlszyklen (840 µs) benötigt.

Der Primärspeicher bestand aus einem [[Ferritkernspeicher]]. Dieser bestand aus 39 Feldern mit jeweils 64 × 64 Bit. Dies ergab 4096 Adressen, wovon jede ein Wort von 39 Bit Länge adressierte. Diese Worte waren ihrerseits in Silben zu 13 Bit aufgeteilt. Der Speicher war darüber hinaus in 18 Sektoren eingeteilt. Eine komplette Adresse wurde somit aus einem Sektor und einer Silbe gebildet. Ein Befehl war 13 Bit und ein Datenwort 26 Bit lang. Die Datenworte waren immer in Silbe 0 und 1 eines Wortes abgelegt, während ein Befehl in gleich welchen Silben abgelegt sein konnte. Somit konnten bis zu drei Befehle, aber nur ein Datenwort, in einem Wort abgelegt werden.

Die Arithmetik- und Logikschaltkreise sowie der Ferritkernspeicher waren die Hauptbestandteile des Gemini Digital Computers. Diese Komponenten waren mit einer Fülle anderer Systeme (hauptsächlich Steuer- und Navigationssysteme) des Raumfahrzeugs verbunden.

Ab [[Gemini 8]] wurde das Gerät mit einem zusätzlichen [[Bandlaufwerk|Bandspeicher]] ausgerüstet. Dieser Bandspeicher erhöhte die Speicherkapazität auf 1.170.000 Bit. Es konnten jetzt einzelne Programme vom Bandlaufwerk in die Silben 0 und 1 des Ferritkernspeichers geladen werden. Das Laden eines einzelnen Programms dauerte ungefähr sechs Minuten.

=== Software ===
Die auf dem Gemini Digital Computer laufende [[Software]] war in [[Maschinensprache]] geschrieben. Deren Befehlsumfang bestand aus 16 verschiedenen Befehlen. Die Software wurde für jede der Gemini-Missionen neu erstellt. Dabei wurden im Laufe der Zeit Programme abgeändert oder hinzugefügt. Die einzelnen Softwareversionen wurden ''Gemini Math Flow'' genannt. Insgesamt gab es neun verschiedene Versionen (''Math Flow 1'' bis ''Math Flow 9'').

=== Benutzerschnittstelle ===
[[Datei:MDIU Gimini Digital Computer.jpg|mini|Die MDIU des Gemini Digital Computers]]
[[Datei:IVI Gemini Digital Computer.jpg|mini|Der IVI des Gemini Digital Computers]]
Die Benutzerschnittstelle des Gemini Digital Computer bestand aus drei Teilen:

* der ''Computersteuerung'',
* der ''Manual Data Insertion Unit'' (''MDIU'', Manuelle Dateneingabeeinheit) und
* dem ''Incremental Velocity Indicator'' (''IVI'', Inkrementaler Geschwindigkeitsanzeiger).

==== Computersteuerung ====
Die Computersteuerung diente zum Starten der verschiedenen Computerprogramme und war auf dem unteren Instrumentenbrett angebracht. Sie bestand aus einem [[Drehschalter]], einer Starttaste, einer Leuchtanzeige für den Fehlerfall, einer Leuchtanzeige für den Computerbetrieb und einem [[Reset]]-Schalter.

Der Drehschalter hatte sieben Stellungen zur Auswahl eines der zur Verfügung stehenden Mess- oder Berechnungsprogramme. Durch Betätigen der Starttaste wurde das mittels des Drehschalters ausgewählte Programm in den Speicher geladen und gestartet. Durch Betätigen des Reset-Schalters wurde der Rechner – nach einem Selbsttest – in betriebsbereiten Zustand versetzt.

==== Manual Data Insertion Unit (MDIU) ====

Die MDIU diente zur manuellen Eingabe von Daten und war auf dem Instrumentenbrett des zweiten Astronauten (rechte Seite) angebracht. Sie bestand aus Eingabetasten zur Eingabe der Ziffern 0 bis 9 und einer siebenstelligen Ziffernanzeige, die aus einem [[Totalisator (Technik)|Rollenzählwerk]] ähnlich einem [[Kilometerzähler]] bestand. Durch die beiden ersten Ziffern wurde die Speicheradresse angezeigt. Es konnte auf bis zu 99 Adressen zugegriffen werden. Die übrigen fünf Ziffern zeigten die Daten an. Dabei wurde ein negativer Wert dadurch angezeigt, dass an erster Stelle eine 9 angezeigt wurde. Fehler wurden durch Nullen angezeigt.

==== Incremental Velocity Indicator (IVI) ====

Der IVI diente zur Anzeige der Geschwindigkeitsänderungen, die für ein Steuermanöver benötigt wurden oder das Ergebnis eines Steuermanövers waren. Dazu hatte er je eine dreistellige Anzeige für jede der drei Achsen (X-Achse (vor-rück), Y-Achse (links-rechts) und Z-Achse (auf-ab)). Die Geschwindigkeitsänderungen wurden in ft/s angezeigt. Der IVI befand sich auf dem Instrumentenbrett des Kommandanten (linke Seite).
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== Literatur ==

* David A. Mindell: ''Digital Apollo: Human and Machine in Spaceflight''. The MIT Press, Cambridge 2008, ISBN 978-0-262-13497-2.
* Bernd Leitenberger: ''Das Gemini Programm: Technik und Geschichte''. 3., erweiterte Auflage. Books on Demand, Norderstedt 2010, ISBN 978-3-8391-4798-6.

== Weblinks ==

{{Commonscat|Gemini Guidance Computer|Gemini Digital Computer}}

== Quellen ==

* [https://www.hq.nasa.gov/office/pao/History/computers/ch1-1.html ''Computers in Spaceflight: The NASA Experience''] – von James Tomayko (Chapter 1, Part 1, ''The Gemini Digital Computer: First Machine in Orbit'')
* [https://www.ibm.com/ibm/history/exhibits/space/space_gemini.html ''IBM Archives''] – ''IBM and the Gemini Program''
* [https://www.ibm.com/ibm/history/exhibits/space/space_9208ph15.html ''IBM Archives''] – ''Gemini Computer''

[[Kategorie:Gemini-Programm]]
[[Kategorie:Historischer Computer]]
[[Kategorie:NASA]]
[[Kategorie:Raumfahrttechnik]]

Gemini Digital Computer - Versionsgeschichte

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