abril 16, 2021

Gears of war: cuando las computadoras analógicas mecánicas gobernaban las olas

El Advanced Gun System, a la izquierda, está destinado a asumir el papel de las pistolas de 16 pulgadas del acorazado, a la derecha. Además de la carcasa guiada por GPS, la tecnología digital del sistema de control de incendios AGS hace exactamente lo que hizo el Rangekeeper Mark 8 del USS Iowa, solo que con menos personas y menos peso.

El Advanced Gun System, a la izquierda, está destinado a asumir el papel de las pistolas de 16 pulgadas del acorazado, a la derecha. Además de la carcasa guiada por GPS, la tecnología digital del sistema de control de incendios AGS hace exactamente lo que hizo el Rangekeeper Mark 8 del USS Iowa, solo que con menos personas y menos peso.

Marina americana

Hemos vuelto a crear esta característica desde 2014 para su placer de lectura en este fin de semana festivo.

El USS Zumwalt, el último destructor que ahora se somete a pruebas de aceptación, viene con un nuevo tipo de artillería naval: Advanced Gun System (AGS). El AGS automatizado puede disparar 10 balas asistidas por misiles y guiadas con precisión por minuto contra objetivos a más de 100 millas de distancia.

Estas balas usan GPS y guía de inercia para mejorar la precisión de la pistola hasta un círculo de error probable de 50 m (164 pies), lo que significa que la mitad de sus balas guiadas por GPS caerán dentro de esa distancia del objetivo. Pero quite las fantasiosas carcasas de GPS y el AGS y su sistema digital de control de incendios no son más precisos que la tecnología analógica mecánica que tiene casi un siglo de antigüedad.

Estamos hablando de computadoras analógicas electromecánicas contra incendios, como la Ford Fire Control 1A Computer Mark y la Mark 8 Rangekeeper. Estas máquinas han resuelto más de 20 problemas de computación variable en tiempo real, constantemente, mucho antes de que las computadoras digitales se salieran con la suya. Todavía estaban en uso cuando serví en el USS Iowa a fines de la década de 1980.

Hubo algún esfuerzo por unir estos viejos sistemas o reemplazarlos con tecnología digital durante mi recorrido, uno de los cuales (llamado Programa de Tecnología Avanzada de Arma de Arma) fue sorprendentemente similar al shell AGS de 100 millas: un GPS y una guía inherentemente guiada 11 Concha en forma de dardo de 15 pulgadas envuelta en una chaqueta desmontable de 16 pulgadas, o sabot, que habría podido volar casi sin la ayuda del cohete gracias a los grandes cañones del acorazado.

Entonces, ¿por qué la Marina nunca ha seguido la digitalización de los grandes cañones de acorazados? Le hice esta pregunta al capitán retirado de la Armada, David Boslaugh, ex director de la Oficina del Programa de Computadoras Tácticas Embarcadas de la Armada. Y si alguien lo supiera, es Boslaugh. Jugó un papel en el desarrollo del Sistema de Datos Tácticos de la Marina, el precursor de los sistemas Aegis de hoy, la madre de todos los sensores digitales y sistemas contra incendios.

«Una vez, se le pidió a mi oficina que hiciera un estudio sobre la actualización de los sistemas de control de fuego de batalla clase Iowa de computadoras analógicas a digitales», respondió Boslaugh. «Descubrimos que digitalizar la computadora no mejoraría ni la confiabilidad ni la precisión del sistema y recomendó, ‘No se preocupe'». Incluso sin las computadoras digitales, Iowa podría disparar proyectiles «estúpidos» de 2.700 libras cerca de 30 millas tierra adentro con una precisión mortal, dentro de un círculo de probable error de unos 80 metros. Algunos de sus proyectiles tenían círculos de destrucción más grandes que eso.

¿Cómo puede una caja de engranajes, levas, cremalleras y pasadores manejar cálculos balísticos basados ​​en ecuaciones diferenciales con docenas de variables en tiempo real? ¿Cómo logras colocar una pieza de metal que pesa tanto como un escarabajo Volkswagen sobre un objetivo por encima del horizonte en primer lugar? ¿Y cómo ha ido este metal y grasa más allá de los cálculos de los sistemas digitales durante tanto tiempo? Comencemos con un poco de historia sobre la balística del acorazado, completa con películas antiguas de entrenamiento de la Armada para mostrar exactamente cómo funciona el cálculo mecánico analógico.

Ir balísticos

Disparar cosas con una pistola desde un barco no es exactamente fácil. Además de los problemas habituales que enfrenta la balística: calcular cuánto golpe aplicar, qué tan alto apuntar para alcanzar un objetivo a cierta distancia, cuánto compensar el viento y el efecto Coriolis, debe tener en cuenta el hecho de que está disparando desde una plataforma en constante cambio matiz, guiñada y posición. Si tienes la suerte de tener un objetivo estable, las variables siguen siendo comparables a intentar golpear algo con un globo de agua desde la parte posterior de un canguro saltando.

Disparar cosas a la vista de un barco es un circuito de retroalimentación. Apunte al objetivo, calcule su movimiento relativo y otras condiciones balísticas, dispare, observe dónde cae el disparo y ajústelo. Disparar objetivos en el horizonte es aún más complicado. Requiere un observador directo que pueda proporcionar una corrección geográfica precisa y, por lo tanto, hacer correcciones en función de dónde aterrizan los proyectiles para llevarlos al objetivo.

En los días que precedieron a las torretas, los barcos dispararon armas a ambos lados. Los ajustes se hicieron generalmente desde donde cayeron las balas y esperando para disparar hasta que el lado que enfrentaba al enemigo estaba en la parte superior de un disparo. Pero con la llegada de acorazados y cruceros de combate a principios del siglo XX, el alcance y la mortalidad de los cañones de los barcos aumentaron drásticamente. Ahora también había una mayor necesidad de precisión.

Esta necesidad correspondió al surgimiento de las computadoras analógicas. Los astrónomos utilizaron computadoras astronómicas mecánicas durante siglos para predecir las posiciones de las estrellas, los eclipses y las fases de la luna: la primera computadora analógica mecánica conocida, llamada Mecanismo Antikythera, que data del 100 a. C. Pero nadie usó computadoras para tratar de matar personas hasta mucho después.

Las computadoras análogas utilizan un conjunto común de dispositivos mecánicos para realizar sus cálculos, los mismos tipos de dispositivos que convierten el par creado por el motor de un automóvil en ruedas giratorias, válvulas de elevación y pistones móviles. Los datos se «ingresan» continuamente en computadoras analógicas, generalmente girando las entradas del árbol. Se asigna un valor matemático a una rotación completa de 360 ​​grados del árbol.

En la antigüedad griega, la entrada de datos se hacía girando una rueda. En las computadoras analógicas más modernas, las variables de los datos del sensor, como la velocidad, la dirección, la velocidad del viento y otros factores, han sido transmitidas por conexiones electromecánicas: señales sincronizadas por giroscopios y giroscopios «verticales verticales», sistemas de localización y sensores de velocidad. Las constantes, como el paso del tiempo, fueron alimentadas por motores eléctricos especiales de velocidad constante.

Conectando todos los árboles para transformarlos en un conjunto continuo de resultados de cálculo es una colección de engranajes, levas, bastidores, pasadores y otros elementos mecánicos que traducen el movimiento en matemáticas a través de principios geométricos y trigonométricos. Esto también se realiza mediante funciones codificadas que almacenan los resultados de cálculos más complejos en sus formas trabajadas con precisión. Trabajando juntas, estas partes calculan instantáneamente una respuesta muy precisa a una serie de preguntas muy específicas: ¿dónde estará el objetivo cuando llegue la bala gigante que empuje fuera de un cañón estriado de 68 pies de largo y dónde debería apuntar para llegar allí?

Cuando se ensamblan con precisión, las computadoras analógicas pueden ser mucho más precisas que las computadoras digitales en este tipo de preguntas. Dado que utilizan entradas y salidas físicas en lugar de digitales, pueden representar curvas y otros elementos geométricos de cálculos con un nivel infinito de resolución (aunque la precisión de estos cálculos se basa en cómo se mecanizan sus piezas y en la pérdida por fricción y deslizamiento) . No se publican cifras menos significativas y las respuestas son continuas en lugar de depender de los ciclos de procesamiento «para el próximo» basados ​​en el reloj.

Deja una respuesta

Tu dirección de correo electrónico no será publicada. Los campos obligatorios están marcados con *