Le système de télémétrie numérique Apollo : plus qu’il n’y paraît

Si vous n’avez pas vu [Ken Shirriff]démontages et expéditions de rétro-ingénierie, alors vous allez vous régaler. Son explication et sa démonstration du système de télémétrie numérique Apollo sont une lecture fascinante, même si l’informatique et l’ingénierie vintage ne font pas partie de votre tarif normal.

Le lecteur Hackaday moyen devrait être familiarisé avec le concept de détermination de la distance d’un objet lointain en mesurant le temps qu’il faut à un son ou à une onde radio pour se refléter, comme dans le sonar et le radar. Aller plus loin et mesurer le décalage Doppler – la différence de fréquence du signal renvoyé – nous indiquera la vitesse de l’objet par rapport à notre position. C’est si simple qu’un Arduino peut le faire. Mais à l’époque d’Apollon, il n’y avait pas d’Arduino. En fait, il n’y avait pas de circuits intégrés. Et les missions Apollo sont allées jusqu’à la lune, bien trop éloignée pour des mesures radar relativement simples.

Le TPAC contenait une logique de transistor pour l’ordinateur de télémétrie

Comment la portée (distance), la position et la vitesse pourraient-elles alors être mesurées ? La réponse est celle qui [Ken] décrit avec justesse comme fractale : chaque couche de complexité cache en dessous une autre couche de complexité. En utilisant des équations datant de la Chine du 3ème siècle ainsi qu’une télémétrie à signal faible de pointe, les ingénieurs d’Apollo ont conçu un système complexe mais réalisable qui utilisait un transpondeur en bande S pour prendre les données transmises par une puissante station au sol et les renvoyer sur une autre fréquence. Un grand hack consistait à utiliser la modulation de phase pour coder la liaison descendante au lieu de la modulation de fréquence afin que les données Doppler acquises sur la liaison montante ne soient pas perdues sur la liaison descendante.

En connaissant la position précise de la station au sol et des très grandes antennes paraboliques, non seulement la distance et la vitesse pouvaient être mesurées, mais une bonne estimation de la position de l’engin spatial dans l’espace 3D pouvait également être obtenue.

De l’utilisation de la mémoire de ligne à retard pour agréger les signaux faibles à un ordinateur de machine d’état composé d’une logique de transistor discrète, jusqu’au transpondeur de pointe sur le module de commande, le système de télémétrie numérique Apollo est un excellent exemple de grands hacks qui sortent d’un programme aux contraintes techniques fortes.

Nous vous recommandons vivement de donner [Ken]Lisez le blog de et assurez-vous de consulter les pages Web de démonstration interactives qu’il a mises en place pour nous aider à saisir le génie des équipes d’ingénierie d’Apollo. [Ken]a été présenté sur Hackaday à plusieurs reprises en rétro-ingénierie de choses aussi diverses qu’une puce Yamaha DX7 Synth.