Voorloper van „ruimteviiegtuig
Vierde
com
puter
gene
ratie
100 TRILJOEN BEWERKINGEN PER SECONDE
COMPUTERGEHEUGEN
IN LASER-STRAAL
perspectief
Merkwaardigste toestel ter wereld
V. de Faam
3
Lichtsnelheid
Eén miljoen
100 triljoen
Laatste grens
Dyna Soar
Dragend lichaam
Moedervliegtuig
\T 5 TEL. 37639
in 2 ploegendienst
bereiding van onze
uur en de middag-
ig een half uur pauze
ndags niet gewerkt,
nen van 25 jaar en
mievrij pensioenfonds
ook voor de
vonenden.
17.00 uur
KERWERKEN
(Tel. 22311)
Op de vliegbasis Edwards in Califor-
nië, waar het onderzoekingscentrum
van NASA, het Amerikaanse bureau
voor lucht- en ruimtevaart is geves
tigd, zullen binnenkort de eerste vlieg-
proeven worden ondernomen met een ve
hikel, dat met recht het merkwaardigste
vliegtuig ter wereld kan worden ge
noemd. Het toestel, dat geen motor en
geen vleugels heeft en eigenlijk alleen
maar bestaat uit een romp met een D-
vormige doorsnede, draagt de naam M2-
F2 en is gebouwd door de Northrop vlieg-
tuigfabriken. Het is ontworpen als een
voorloper van een toekomstig „ruimte
vliegtuig", dat niet alleen in de ruimte
maar ook in de aardatmosfeer volledig
bestuurbaar moet zijn.
De thans gebruikte ruimtevaartcapsules zijn
niet meer dan slecht gestroomlijnde stalen cap.
sules. Zij zijn geschikt voor vluchten in de lucht
ledige ruimte en kunnen daar door de bemanning
behoorlijk onder controle worden gehouden. Maar
als ze in de dampkring terugkeren, worden ze
praktisch onbestuurbaar omdat ze geen dragen
de oppervlakken bezitten. Ze eindigen hun histo.
rische ruimtevluohten op nogal primitieve wijze,
hangend aan een parachute en landen op plaat
sen, die door de bemanning nauwelijks tot op
100 kilometer nauwkeurig kunnen worden be
paald.
sits
0 In de elektronische hersenenvan de hedendaagse computers worden
vele duizenden tot een miljoen elementaire bewerkingen per seconde uitge
voerd. In de toekomst zal de rekensnelheid misschien miljoenen keren groter
worden. Maar er zullen tenslotte door de natuurwetten gestelde grenzen
worden bereikt.
De interne verwerkingssnel
heid van elektronische
informatie-verwerkende
systemen, kortweg com
puters genoemd, is in de korte
tijd van hun bestaan ongelofe
lijk toegenomen. Deze ontwik
keling hangt nauw samen met
de technologische verfijning
van elektronische circuits, die
min of meer sprongsgewijs is
verlopen. Vandaar dat men de
evolutie van de computer nog
al eens verdeelt in elkaar op
volgende generaties.
De computers van de eerste ge
neratie" werkten van 1946 tot aan
het eind van de vijftiger jaren met
conventionele elektronenbuizen. Met
de opkomst van de tweede generatie
na 1956 werden de rekensnelheden
meer dan verhonderdvoudigd. Deze
computers waren opgebouwd uit
volledig getransistoriseerde circuits
en waren uitgerust met geheugens
van magnetische ferrietkernen.
Met de derde computer-generatie,
die thans haar intrede doet, worden
de rekensnelheden opnieuw een fac
tor honderd groter, dank zij ver
gaand geminiaturiseerde ..monoli-
tische" circuits en zeer snel toe
gankelijke geheugens.
Het ziet er echter naar uit dat de
computers van de derde generatie
over enkele jaren een dooi fysische
wetten gestelde grens zullen berei
ken. De snelheid waarmee elemen
taire fasen in de rekenprocessen
worden uitgevoerd, wordt bij de
snelste computers reeds uitgedrukt
in de onvoorstelbare korte tijdseen
heid van de „nanoseconde". Een na
noseconde is 't miljardste deel van
een seconde. Bij zulke korte tijden
gaat de snelheid van het iicht
(300.000 km per sec.) een merkba
re rol mee spelen. Want in een na
noseconde legt het licht een af
stand van niet meer dan 30 centi
meter af.
Daar elektrische stromen zich met
de snelheid van het licht voort
planten, gaan de interne afstanden
binnen de circuits van derde gene
ratie-computers praktische grenzen
stellen. Een computer, waarvan de
elementaire verwerkingsfasen elk
■niet langer dan een nanoseconde du
ren, mag voor wat zijn rekencircuits
betreft geen grotere afmetingen
hebben dan 30 centimeter. Zulke
kleine computers zullen voorlopig
zeer moeilijk te maken zijn.
De vraag is nu of de snelheid van
de computers van de derde genera
tie nog kan worden overtroffen. Met
andere woorden: zal er nog een
vierde generatie komen? Volgens 'n
artikel van de mathematicus L. A.
Edelstein in ..Computer Journal" is
dit theoretisch zeker mogelijk. Het
verschil in rekensnelheid van de
computer van de vierde generatie
en de huidige computer zou vele
malen groter zijn dan dat tussen de
rekensnelheid van de huidige com
puter en de mens.
De snelste computers, die thans
worden gebruikt, voeren een mil
joen bewerkingen per seconde uit en
doen in enkele minuten een hoeveel
heid werk. waarvoor een mens een
heel jaar nodig zou hebben. Toch
zijn er problemen, die zelfs door de
grootste en snelste hedendaagse
computers in geen honderd of dui
zend jaar zouden kunnen worden op
gelost.
Een voorbeeld van een dergelijk
probleem is de zo simpel lijkende
opgave om de kortste weg te be
reiken voor een reiziger, die een
reeks steden wil bezoeken. Als het
aantal steden boven de twaalf komt
heeft de computer al een paar hon
derd jaar nodig om alle nodige be
rekeningen uit te voeren.
Voor „Bacchus", zoals toekom
stige vierde generatie compute)
voorlopig wordt genoemd, zal dit
bij mathematici befaamde en be
ruchte ..wegenprobleem" slechts
een kleinigheidje zijn. Hij zou het
vraagstuk al hebben opgelost, voor
dat de operateur zijn vinger van de
startknop zou hebben genomen.
Bacchus zou namelijk in één se
conde net zo veel bewerkingen kun
nen uitvoeren als de snelste hui
dige computer in tien mïljoen jaar!
Bacchus zou namelijk een snel
heid kunnen bereiken van 1020, of
wel 100 triljoen elementaire bewer
kingen per seconde. Om enig be
grip. van dit fantastische getal te
krijgen, kan men bedenken dat er
sinds het ontstaan van het heelal
naar schatting nog „maar" 1017 se
conden zijn verstreken.
Volgens Edelstein is het mogelijk
een dergelijke met astronomische
snelheden rekenende computer te
bouwen door een betere organisatie
van de technische middelen van de
derde computergeneratie. Informa
tieverwerking met een snelheid die
groter is dan die ^an het licht, is
de bovenste grens van de derde ge
neratie wel overschrijden, aldus
Edelstein, door een groot aantal be
werkingen gelijktijdig te laten uit
voeren. Dit is theoretisch mogelijk
en zou binnen 15 jaar praktisch
kunnen worden gerealiseerd.
Edelstein voorspelt echter dat de
ze vierde computergeneratie waar
schijnlijk ook de laatste zal zijn.
Want de ontwikkeling zal dan op
nieuw op een grens stuiten. In het
rekenorgaan van Bacchus zal de in
formatie niet via vaste leidingen
worden getransporteerd, maar
door electromagnetische golven.
En hier zal men dan te maken
krijgen met de onzekerheidsrelaties
van de quantumfysica. Het ziet er
naar uit dat hierdoor aan de snel
heidsvergroting van de computer
een definitief halt zal worden toe
geroepen. Hetgeen dan natuurlijk
nog niet betekent dat daarmee de
evolutie van de computer tot stil
stand zal komen. Want pas dan
ial de weg vrij zijn voor de ver
groting van de „elektronische intel
ligentie" en hoe ver deze zich zal
ontwikkelen is nog niet te voorspel
len.
Twee onderzoekers van Bell Te
lephone Laboratories in New
York z\jn er in geslaagd een
3 kilometei lange laser
straal „op te vouwen' in een
ruimte van 3 meter door de
straal 10.000 keer tussen twee spie
gels te reflecteren. Dit experiment
opent de weg naar een zeer snel
optisch vertragingslijn-geheugen
voor computers.
De laser-straal werd zodanig tus
sen de twee spiegels heen en weei
gekaatst, dat de reflectiepunten or
de spiegels elkaar niet overlapten
Daardoor ontstond binnen een ruim
te van 3 meter een bundel licht
stralen, die elkaar onderling niet be
invloedden. Door modulatie kan op
deze lichtstralen eer hoeveelheid in
formatie worden „geënt", die in 10
microseconden ilO miljoenste se
conde) kan worden teruggehaald.
Een dergelijke optische vertra
gingsüjn zou 10.000 bits (binaire
eenheden) informatie kunnen beval
ten, en op deze wijze als geheugen
van een computer kunnen worden
gebruikt. De informatie zou, net als
gegevens op een magnetische band
in volgorde kunnen worden terugge
lezen met een snelheid van 1 bit pei
nanoseconde (één miljardste secon
de).
Om een zo groot mogelijk aanta
reflecties zonder interferentie tus
sen de lichtstralen te verkrijgen
construeerden de Beil-onderzoekers
Donald Herriott en Harry Schulte
twee holle spiegels in pen enigszins
cylindrische vorm.
Door de invalshoek van de bin
nentredende lichtstraal te besturen
kan in het centrum van de spiegel
een „leeg" gebied worden gevormd
voor de uittredende lichtstraal. In
de praktijk kunnen verschillende
stralen gelijktijdig heen eD weer
worden gekaatst door ze onder ver
schillende hoeken of met verschil
lende frequenties te laten binnen
treden. Op deze wijze kunnen in één
spiegeJsysteem meerdere reeksen
informatie worden opgeslagen.
Het maximale aantal stvaalreflec-
ties wordt bepaald door het opper
vlak van de spiegels en door het
lichtverlies dat bij iedere reflectie
optreedt. Bij 1000 reflecties, die een
vertraging van 10 microseconden
geven, wordt de kracht van de
straal met slechts 20 decibel gere
duceerd. Dit houdt in dat vertra
gingen tot 20 of 30 microsipconden
mogelijk zijn.
(bcience journal)
G Een fysicus van Bell toont hier de opstelling
van de twee spiegels, waartussen de laser-straal
10.000 keer heen en weer wordt gekaatst.
0 De merkwaardige vorm van het
vleugelloze „ruimtevliegtuig" is op
deze foto wel heel duidelijk te zien.
Daarom zoeken de ruimtevaarttechnologen al
jaren lang naar een geschikt ontwerp voor een
ruimtevaartuig, dat even goed in d. atmosfeer
als in de ruimte kan manoeuvreren en dat op
een gewoon vliegveld kan landen. Zo'n vaartuig
moet zich in de dichtere luchtlagen stabiel kun
nen bewegen en een zeker draagvermogen heb
ben. Enkele jaren geleden hadden Amerikaanse
constructeurs een „ruimtevliegtuig" ontwikkeld,
dat goede mogelijkheden leek te bieden. Het
toestel heette „Dyna Soar" en had kleme drie
hoekige vleugels. Op deze vleugels zou het ge
leidelijk in de atmosfeer kunnen terugkeren en
naar zijn basis op aarde kunnen zweven. Het
zoeken naar juiste constructiemethoder. en ge
schikte materialen, die bestand zouden zijn te
gen de grote hitte-ontwikkeling bij het binnen
dringen van de dampkring, kostte echter zo veel
geld, dat het werk aan de „Dyna Soar" op last
van de Amerikaanse regering werd gestaakt
Na nieuwe onderzoekingen in windtunnels
en met vrij vliegende modellen hebben de con
structeurs nu echter een nieuwe conceptie ge
vonden, die zij „lifting body" ofwel „dragend
lichaam" noemen. Hierbij is het ruimtevaartuig
zodanig gevormd, dat het zich in de lucht sta
biel gedraagt en zoveel draagkracht ontwikkelt,
dat het geen vleugels nodig heeft. Twee jaar
geleden werden de eerste proeven genomen met
een dergelijk vaartuig. Deze M2-F1 was van hout
gemaakt, bood plaats aan een lestuurder .n
werd aan een kabel door de lucht gesleept ach
ter een 2-motorige Dakota.
Uit dit eerste ontwerp is nu, na enkele wijzi
gingen, de geheel metalen M2-F2 ontwikkeld. De
M2-F2 heeft een half-conische romp, die aan de
onderkant bol is en aan de bovenkant afgeplat.
Uit windtunnelproeven is gebleken, dat deze
De M2-F2 is een toestel met een zogenaamd „dragend lichaam". De half-conische romp is aan
de onderkant bol en aan de bovenkant plat. Bij grote snelheden in de atmosfeer ontstaat door deze
bijzondere vorm een luchtdrukver schil, dat de romi de nodige draagkracht geeft.
merkwaardige vorm bij beweging door de lucht
een drukverschil teweeg brengt tussen onder- en
bovenkant van de romp, waardoor deze „zich
zelf "".at dragen".
De reus van de nalf-conisohe M2-F2 is sterk
afgerond om de hitte-ontwikkeling bij hyperso-
nische snelheden zo veel mogelijk te reduceren.
Voor \oldoende stabiliteit en draagkracht bij la.
gere snelheden beneden die van het geluid
zijn achteraan het toestel twee staartvinnen aan
gebracht. Met hetzelfde doel is de achterkant
van ie romp scherp afgesneden, zoals men dat
ook ziet bij race-boten. Daar de M2-F2 een ex
perimenteel toestel is, heeft men de neus geheel
doorzichtig gemaakt om de bestuurder zo veel
mogelijk uitzicht te geven. De M2-F2 zal name
lijk in een sterk achterover hellende stand landen.
Daar het „ruim te vliegtuig" geen eigen voort,
stuwing heeft, zal het voor proefvluchten worden
meegenomen onder de enorme vleugels van een
8-motorige B-52 straalbommenwerper. Op ee^
hoogte van 13.000 nieter zal het „moedervliegtuig"
de M2-F2 los laten, waarna deze met een smei-
heid van 900 km per uur terug naar de aarde
zal glijden. Voor dit speciale werk worden thang
enkele tcstpiloten opgeleid.
Bij Northrop staat nog een ander experimen
teel ruimtevliegtuig op stapel, de HL-10. Dit toe
stel heeft, in tegenstelling met de M2-F2 een
romp met afgeplatte onuerkant en een cockpit
die geheel in de romp is verzonken De HL-10 zal
in januari 1966 aan de NASA worden overgedra
gen voor het uitvoeren van een proefvluchten-
programma.