ASC-15

ASC-15 (Advance System Controller Model 15)

ASC-15は、国際ビジネス機械会社（IBM）が開発した初期のデジタルコンピュータシステムです。元々は、冷戦時代のアメリカ合衆国における主要な大陸間弾道ミサイルの一つであったタイタンIIに搭載される誘導計算機として設計されました。その後、その設計は改良され、タイタンIIIおよび初期のサターンIロケット（ブロックII）の打ち上げにも使用されることとなりました。

このコンピュータシステムの主要な役割は、機体に搭載された慣性計測装置から送られるデータを基に、高精度な航法計算を実行することでした。また、打ち上げに先立つ準備段階で行われる各種点検プロセスも、ASC-15によって自動化されていました。ASC-15はデジタルシリアルプロセッサーとして動作し、27ビット長の固定小数点データを取り扱います。データの記憶には、当時としては一般的であったドラムメモリを採用していました。電子回路の構成要素は、抵抗器、トランジスタ、コンデンサといった個別の部品を溶接し、それを発泡材で密封するという、溶接封止モジュールと呼ばれる独自のパッケージング技術を用いて一体化されています。これらのシステムは、ニューヨーク州オウェゴにあるIBMの製造拠点で生産されました。

タイタンIIでの運用

タイタンIIミサイルの初期型に搭載された慣性誘導装置は、ゼネラルモーターズ社のACスパークプラグ部門が製作したもので、マサチューセッツ工科大学（MIT）のドレイパー研究所が設計した慣性計測ユニットと、IBMが設計・製造を担当したASC-15コンピュータから構成されていました。この誘導システムを搭載した最初のタイタンIIミサイルは、1962年3月16日に打ち上げに成功しました。しかし、運用が続く中で、このシステムの予備部品の入手が困難になったため、アメリカ空軍は代替システムの導入を決定します。その結果、1978年1月以降、運用中のタイタンIIミサイルに搭載されていたASC-15を含むACスパークプラグ社製の誘導装置は、同じくGMのデルコ・エレクトロニクス部門が開発したユニバーサル・スペース・ガイダンス・システム（USGS）に順次換装されました。USGSでは、デルコ社が開発したMagic 352というコンピュータが誘導計算を担いました。

物理構造

ASC-15の本体は、おおよそ縦45 cm、横45 cm、高さ30 cmのアルミニウム製フレームを基盤として構築されていました。その側面、上面、底面は、軽量化と強度向上のためにラミネート加工されたプラスチック製のカバーで覆われており、外部は金メッキされたアルミニウム箔で装飾されていました。このカバーはわずかに膨らんだ形状をしており、リブが設けられることで構造的な剛性を高めていました。カバーの内部には、52本のロジックスティックが整然と配置されていました。それぞれのロジックスティックには、4つの溶接封止モジュールが収められており、これらが中央に配置されたドラムメモリを保護するベルフレームを取り囲むように配置されていました。

ドラムメモリ

ASC-15の記憶装置であるドラムメモリは、薄肉ステンレス鋼製の円筒形で、長さは約7.6 cm、直径は約11.4 cmでした。この円筒表面は、磁性材料であるニッケル-コバルト合金でコーティングされていました。ドラムは同期モーターによって駆動され、毎分6,000回転という高速で回転しました。記憶領域は70本のトラックに分割されており、そのうち58本が実際にデータ記録に使用され、残りの12本は予備として確保されていました。各トラックの記憶容量は1,728ビットです。コンピュータが扱うデータは27ビットワードでしたが、命令ワードは9ビット長で格納されていました。

ドラムの表面に対応するように、67個の読み取りヘッドと13個の書き込みヘッドが設置されていました。ドラムが高速回転している間、これらのヘッドはドラム表面との間に薄い空気層を挟んで非接触状態で浮上していました。これは、ドラムの磁気記録面に傷がつくのを防ぐためです。ドラムの回転速度が加速または減速する際には、磁気面を保護するために、ドラム筐体の上部に設置されたモーターによって駆動されるチェーンとカムシャフトの機構により、ヘッドはドラム表面から物理的に持ち上げられるようになっていました。

タイタンIIIでの運用

タイタンIIIは、タイタンIIをベースに開発された宇宙打ち上げロケットシリーズです。タイタンIIIでも、誘導計算機としてASC-15の採用が継続されました。ただし、タイタンIII向けに搭載されたドラムメモリは、タイタンIIのものよりもわずかに長くなり、より多くのトラック（78本）を利用できるようになりました。この拡張されたメモリ容量により、9,792個の命令（51トラック分）と1,152個の定数（18トラック分）を格納することが可能となりました。処理速度はタイタンIIモデルと同等で、100回転/秒 × 64ワード/回転 × 27ビット/ワード の計算から得られる172.8 kビット/秒というデータレートを実現していました。演算速度としては、加算が156マイクロ秒、乗算が1,875マイクロ秒、除算が7,968マイクロ秒でした。

サターンIでの運用

アポロ計画で使用されたサターンロケットシリーズの初期型であるサターンIのブロックI（SA-1からSA-4ミッション）では、誘導計算機は搭載されていませんでした。例えばSA-2ミッションの誘導システムでは、ピッチ角の制御プログラムはサーボループ増幅器ボックス内のカム機構が提供し、イベントの順序制御はジュピターミサイルでも使用されていたプログラム装置（リレーシーケンスを制御する6トラックのテープレコーダー）によって行われていました。

ASC-15がサターンIで初めて飛行したのは、軌道投入に成功した初のミッションであるSA-5から、すなわちサターンIブロックIIの最初の打ち上げからでした。SA-5ミッションでは、ASC-15は主要な誘導計算機としては機能せず、「パッセンジャー」（搭載物）として運用されました。これは、後の評価のためにテストデータを生成することが目的でした。このミッションでの能動的な誘導は、以前のフライトと同様のシステムが担当しており、ASC-15はST-124慣性プラットフォームと共にパッセンジャーシステムとして搭載されました。SA-5の誘導はオープンループ方式、つまり誘導コマンドが時間の関数としてあらかじめ定められていました。SA-5では、ロケットの誘導・制御を司る機器が集約された計器ユニットも初めて導入されました。

SA-6ミッションでは、第1段（S-I）の飛行中にはST-90Sオープンループ誘導システムが使用されましたが、段分離後はST-124慣性プラットフォームとASC-15が連携し、経路適応誘導（クローズドループ）によって第2段（S-IV）の軌道制御を行いました。SA-6における経路適応誘導の有効性は、S-IVのエンジンの一つが早期停止したにもかかわらず、機体の軌道への影響が最小限に抑えられたことで、予期せぬ形で実証されることとなりました。

続くSA-7ミッションでは、ST-124システムが各段の発射と誘導を全面的に担当しました。このミッションでは、デジタルコンピュータであるASC-15が、以前のミッションで第1段の傾斜プログラムを制御していたカム装置と、イベント順序を制御していたプログラム装置の両方の機能を統合し、置き換えました。

SA-7の次に飛行したSA-9ミッションでは、計器ユニットの新しいバージョンが導入されました。このバージョン2は非加圧構造となり、バージョン1よりも約0.61メートル短縮されました。バージョン2の計器ユニットは、残りのサターンIミッション（SA-8、SA-9、SA-10）全てで使用されました。当時の写真には、マーシャル宇宙飛行センターで製造中の計器ユニットの様子や、そこに搭載されるダミーのASC-15とST-124が確認できます。

ASC-15は、その時代の先端技術を結集し、アメリカ初期の宇宙開発における重要なミッション、特に弾道ミサイルや衛星打ち上げロケットの誘導・制御において欠かせない役割を果たしました。その設計思想や技術は、後続の宇宙用コンピュータシステムにも影響を与えたと考えられます。

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