Kỹ sư phần mềm Margaret Hamilton có công rất lớn giúp các phi hành gia Apollo 11 hạ cánh xuống Mặt trăng và trở về Trái đất an toàn.
Năm 1969, chỉ vài phút trước khi module Eagle của tàu Apollo 11 hạ cánh xuống bề mặt Mặt trăng, màn hình máy tính bất ngờ phát cảnh báo, buộc NASA phải xem xét có nên dừng sứ mệnh lịch sử hay không. May mắn thay, kỹ sư phần mềm Margaret Hamilton đã lường trước được những gì có thể xảy ra, giúp trung tâm kiểm soát đưa ra quyết định chính xác. Một lúc sau, Neal Armstrong hạ cánh thành công module Eagle và đi vào lịch sử với tư cách là người đầu tiên đi bộ trên Mặt trăng.
Hamilton chỉ mới 32 tuổi khi lãnh đạo nhóm lập trình viên từ Viện Công nghệ Massachusetts (MIT) thiết kế phần mềm bay cho sứ mệnh Apollo 11. Nếu không có sự chăm chỉ và lãnh đạo của cô ấy, không chỉ sứ mệnh có thể thất bại mà ba phi hành gia Apollo thậm chí có thể đã thiệt mạng trong khi thực hiện nhiệm vụ.
Margaret Hamilton. (Ảnh: WIRED)
Margaret Hamilton là ai?
Margaret Hamilton sinh ngày 17/8/1936 tại thị trấn Paoli ở bang Indiana, miền Trung Tây nước Mỹ. Gia đình cô sau đó chuyển đến bang Michigan và Hamilton theo học tại Đại học Michigan trong một thời gian. Tuy nhiên, cô nhanh chóng chuyển đến trường Earlham College ở Indiana, nơi cô tốt nghiệp với bằng cử nhân toán học.
Năm 1959, Margaret Hamilton nhận công việc tại MIT với tư cách là một lập trình viên làm việc với Edward Norton Lorenz, cha đẻ của thuyết hỗn loạn. Lúc này, Hamilton 24 tuổi và chồng cô vừa nhập học trường Luật Harvard. Trong ba năm sau đó, Hamilton đã hỗ trợ gia đình viết phần mềm và lập trình hệ thống khí tượng.
Vài năm sau, Hamilton nộp đơn xin làm việc trong một dự án lớn: viết mật mã đưa con người lên Mặt trăng. Cô đã được nhận và trở thành lập trình viên đầu tiên tham gia vào dự án Apollo. Đến năm 1965, Hamilton lãnh đạo một nhóm lập trình viên tại Phòng thí nghiệm Draper của MIT.
Nhóm của Hamilton chịu trách nhiệm thiết kế phần mềm bay cho sứ mệnh Apollo 11 lịch sử. "Tôi bị thu hút bởi cả ý tưởng tuyệt vời đó và thực tế là nó chưa bao giờ được thực hiện trước đây", Hamilton chia sẻ.
Margaret Hamilton nổi bật trong dự án Apollo. Cô ấy không chỉ là phụ nữ - điều đủ bất thường vào thời điểm đó - mà còn là "một người mẹ đi làm". Khi đến phòng thí nghiệm vào ban đêm và cuối tuần, cô thường dẫn theo con gái nhỏ của mình là Lauren.
Margaret Hamilton khám phá module chỉ hủy của sứ mệnh Apollo 11. (Ảnh: NASA)
Mật mã đưa con người lên Mặt trăng
Ban đầu, NASA không nghĩ sứ mệnh Apollo sẽ yêu cầu phần mềm phức tạp. Theo giáo sư David Mindell của MIT, phần mềm thậm chí không được đưa vào lịch trình và nó cũng không bao gồm trong ngân sách.
Không lâu sau, NASA nhận ra sứ mệnh sẽ thất bại nếu không có phần mềm phù hợp, và đến năm 1968, hơn 400 lập trình viên đã làm việc trong nhóm phần mềm của Margaret Hamilton. Nhóm nghiên cứu đã viết và thử nghiệm phần mềm cho hai máy tính Apollo: một trên module chỉ huy và một cho module hạ cánh.
Nếu thảm họa xảy ra và mọi ánh mắt đổ dồn vào sứ mệnh Apollo, thì trách nhiệm có thể bị đẩy về phía Hamilton. "Tôi luôn tưởng tượng ra những tiêu đề trên báo và nếu chúng nói về thảm họa đã xảy ra, tôi sẽ bị nêu tên", Hamilton hồi tưởng.
Vào những năm 1960, việc tạo ra các chương trình phần mềm cho một sứ mệnh không gian không hề dễ dàng. Hamilton và nhóm của cô đã viết mã bằng tay trên các tờ giấy, sau đó sử dụng máy móc để đục lỗ trên các thẻ giấy, thứ được đưa vào máy tính để đọc dưới dạng hướng dẫn.
Sau khi kiểm tra mã thẻ đục lỗ của họ trên máy tính lớn Honeywell để xem có bất kỳ lỗi nào xảy ra trong quá trình hạ cánh giả lập hay không, các mã này được chuyển đến một nhà máy Raytheon gần đó. Tại đây, những người phụ nữ lành nghề thực hiện luồn các số 0 và 1 của chương trình thông qua các vòng từ tính đại diện cho các số 1 và 0 của chương trình: một sợi dây đồng xuyên qua một vòng có nghĩa là 1, đi xung quanh vòng có nghĩa là 0.
Những người phụ nữ này đều là các thợ may lão luyện. Sợi dây của họ giúp tạo ra một mã dây cứng cho các module có hiệu quả không thể phá hủy.
Hai máy tính của Apollo phải tính toán các phương trình dẫn đường từ không gian, nếu không sứ mệnh sẽ kết thúc. Máy tính có bộ nhớ khoảng 72 kilobyte - chưa bằng một phần triệu dung lượng của điện thoại di động hiện đại. Nó có thể lưu trữ 12.000 bit - đại diện cho số 1 hoặc số 0 - trong bộ nhớ dây đồng, nhưng chỉ có 1.000 bit trong bộ nhớ làm việc tạm thời của nó.
Cách những sợi dây đồng quấn qua các vòng từ của bộ nhớ, thể hiện mã phần mềm hướng dẫn thực tế được sử dụng cho chuyến bay lên Mặt trăng. (Ảnh: Wikimedia)
Con gái Margaret Hamilton đã cứu sứ mệnh Apollo 11 như thế nào?
Một ngày nọ, Lauren nhấn một nút trên trình mô phỏng và làm hỏng hệ thống mà Hamilton đang thử nghiệm. Chỉ cần nhấn một nút trước khi khởi động trong chuyến bay, Lauren đã xóa dữ liệu điều hướng khỏi bộ nhớ của hệ thống. "Tôi đã nghĩ: Chúa ơi! Điều này có thể vô tình xảy ra trong một nhiệm vụ thực tế", Hamilton nhớ lại.
Hamilton đã báo cáo sự cố này cho cấp trên và đề nghị thay đổi chương trình, nhưng NASA không muốn cô viết thêm mã để khắc phục vấn đề, bởi thêm mã đồng nghĩa với rủi ro có thêm lỗi. Thay vào đó, họ quyết định đào tạo các phi hành gia để không bao giờ mắc sai lầm.
Tuy nhiên, trong nhiệm vụ tiếp theo (Apollo 8), phi hành gia Jim Lowell vẫn mắc lỗi tương tự. Điều này chứng minh rằng Hamilton đã đúng và cần phải viết thêm mã để sửa lỗi trong trường hợp xảy ra sự cố.
Hamilton gọi nó là lỗi Lauren. "Lỗi này tàn phá hệ thống và yêu cầu nhiệm vụ phải được cấu hình lại. Cuối cùng thì NASA đã để tôi đưa chương trình thay đổi vào", kỹ sư phần mềm chia sẻ.
Chương trình thay đổi giúp khắc phục sự cố
Trong sứ mệnh Apollo 11, Margaret Hamilton tập trung quan sát phần mềm do nhóm của cô thiết kế hướng dẫn các phi hành gia Neil Armstrong và Buzz Aldrin hướng về bề mặt Mặt trăng.
Chỉ ba phút trước khi tiếp đất, một thông báo thót tim bất ngờ lóe lên trên màn hình, cảnh báo các phi hành gia về trường hợp khẩn cấp, cần đưa ra quyết định hạ cánh hay không hạ cánh. Theo một số tài liệu, có một công tắc radar đã ở sai vị trí, khiến máy tính bị quá tải.
Thật may, Hamilton đã chuẩn bị cho tình huống này từ nhiều năm trước. Nhờ các cơ chế phát hiện và khôi phục lỗi do Hamilton viết ra, phần mềm đã khởi động lại và tập trung vào nhiệm vụ ưu tiên cao nhất: hạ cánh module Eagle xuống bề mặt Mặt trăng.
Jack Garman, một kỹ sư máy tính của NASA phụ trách điều khiển sứ mệnh, đã nhận ra ý nghĩa của các lỗi được hiển thị trên màn hình và lập tức thông báo cho các phi hành gia tiếp tục điều khiển module tiếp đất, theo MIT.
"Phần mềm không chỉ thông báo cho mọi người biết rằng có một vấn đề liên quan đến phần cứng mà còn giúp khắc phục nó. Thật may là những người tại trung tâm điều khiển Mission Control đã tin tưởng phần mềm của chúng tôi", Hamilton nói thêm. "Thật nhẹ nhõm khi module hạ cánh thành công. Các phi hành gia đều an toàn và phần mềm đã hoạt động hoàn hảo".
Margaret Hamilton được trao tặng Huân chương Tự do của Tổng thống. (Ảnh: Lawrence Jackson)
Năm 2016, Tổng thống Mỹ lúc bấy giờ là Barack Obama đã trao tặng Huân chương Tự do của Tổng thống - một trong hai huân chương cao quý nhất của nước Mỹ - cho Hamilton. "Các phi hành gia của chúng ta không có nhiều thời gian, nhưng may mắn là họ đã có Margaret Hamilton", Obama tôn vinh công lao to lớn của nữ kỹ sư phần mềm trong sứ mệnh lịch sử của nhân loại.