1969 年 7 月 20 日下午 4 时 17 分 42 秒，美国宇航员阿姆斯特朗将左脚小心翼翼地踏上了月球表面，这是人类第一次踏上月球。

　　如今时间已经过去了 50 年，但阿姆斯特朗那句“我的一小步，人类的一大步”的经典独白，仍然深深地刻在每个人的心里。

　　腾讯科技联合知乎发起“登月 50 年”系列策划，聚焦人类探索月球的点点滴滴，一起回顾人类和月球的往事。

　　第三期：她的一串代码让人类登月，两次化解航天灾难，是程序员永恒的女神

　　文/知乎专栏作者：SME 情报员

　　2017 年 9 月 15 日，土星探测仪卡西尼已宣告自毁成功，完成了人类探索土星的悲壮史命。

　　但伟大归伟大，其实在卡西尼身上也发生过让人哭笑不得的错误。

　　当年的卡西尼身上还带着一枚用于探测土卫六（也称泰坦星，土星卫星中最大的一个）的“惠更斯”号探测器。

　　当时“卡西尼-惠更斯”号非常完美地登陆了土卫六，但是地面却一直没有收到仪器传来的数据。

　　经彻查后，结果让所有人大跌眼镜，原因竟是地面控制员忘了按启动接收按钮。

　　最后这个小失误导致了大量的数据丢失，包括原本应收到的 700 张珍贵图片，最后也只剩下 350 张。

　　而设计者大卫·阿特金森十八年的努力就这样功亏一篑，而惠更斯号则得名卡西尼的“猪队友”。

　　其实类似这种事情，在航天史上从来没少发生。人为错误确实低级，但却难以避免。

　　像执行人类第一次登月任务的阿波罗计划，也曾经因为一个按钮的事，差点导致机毁人亡。

　　但幸运的是，那次有一位“女程序员”挺身而出，拯救这场浩劫。她在“最无用”的部门里，却做了最有用的事情。只是当年极少人意识到她的贡献，到现在她的故事才被重新提起。没有她，就没有阿姆斯特朗的一小步和人类的一大步。

玛格丽特·希菲尔德·汉密尔顿

　　玛格丽特·希菲尔德·汉密尔顿，1936 年出生于一个美国普通家庭。她从小就是典型的“别人家的孩子”，成绩优异，性格温和。高中毕业后，她就顺利考上大学，主修数学。

　　在那里她也结识了詹姆斯·汉密尔顿，成了汉密尔顿太太。很自然地，大学毕业后她成了一名老师，教数学和法语。那时，她的丈夫汉密尔顿还在哈佛法学院继续深造。

　　所以一边工作的她，还主动承担起了所有的家务。等到丈夫学成后，玛格丽特才有机会继续深造，再读一个抽象数学的学位。

　　然而，他们小两口的生活并不富裕。为了帮补家用，1962 年玛格丽特也额外找了一份在 MIT 仪表实验室的临时编码工作。也就是这个决定，让她一脚踏入了程序的殿堂。

　　最初，她负责编写在计算机上运行的天气预报软件。但因为工作异常出色，很快就获得了转正资格，并加入著名的林肯实验室。

　　那时，她的工作任务也从简单的程序变到为美国军方的“赛其”（SAGE）系统*写代码。（*注：“赛其”系统，被称为国际互联网的鼻祖，也是阿帕网的前身，主要目的是在冷战时期侦查苏联有可能发起的核攻击。）

1962 年，玛格丽特参加 SAGE 项目时期的照片

　　在上个世纪 60 年代，程序员可没有今日这么风光，连“程序猿”都比不上，更别提“软件工程师”这样响亮的头衔。

　　和今日科技圈少有的女码农一样，当年的玛格丽特就是一个不折不扣的异类。

　　虽然名不正言不顺，但当年程序员们的工作可比现在复杂上几十倍。

玛格丽特在打字机上打出的代码

　　在那个年代，并不是敲敲键盘就能写出代码那么简单。玛格丽特首先需要将代码用打字机写到纸上，连 Debug（排错）的功能都只能靠脑力检查。在确认无误后，这些信息才会交给一群精通针线活的“小老太太”（Little Old Ladies）。

　　她们会像绣花一样用磁环把信息编到内存里，当铜线穿过磁芯代表1，绕过磁芯则代表0。

　　然而这些都还不是最难的。那个年代正是程序的“开荒期”，软件工程也不是一个拿捏得十分准确的领域，很多东西还未统一。所以要想为一个软件编程，至少要学好几套汇编语言。

　　而刚进去的玛格丽特更像一块白纸，还需要面对各种棘手的程序，任谁都得崩溃。但也正是这些五花八门的难题，激起了对编程的无限兴趣。

玛格丽特正在手动编程

　　随着日渐丰富的编程经验，玛格丽特也慢慢成了系统编程的专家。而另一边肯尼迪也在 1961 年发起的阿波罗登月计划，这就成了玛格丽特人生重要的转折点。

　　那时的她也加入到了阿波罗计划，为登月飞船写程序。在阿波罗计划的最初，好像并没有“软件”什么事。就连在原始档案列出的阿波罗任务的各项需求中，竟从头到尾都没有提到软件这个词，更别提预算什么的。

　　之后随着阿波罗项目逐渐启动，NASA 才意识到软件的重要，逐渐把软件团队扩大到 400 人。在 1965 年，玛格丽特也成了整个软件编程部的部长。

　　随着责任变重，玛格丽特的压力也越来越大。有一次她甚至还做梦见到，新闻头条是阿波罗坠毁，最后追查下来竟是自己的程序有误。当时她从梦中惊醒，就连夜跑回实验室，竟然还真的在程序中发现了一个小错误并改正。

　　在那段日子里她的女儿劳伦也出生了，所以特别忙的时候玛格丽特还不得不将女儿带去实验室。她在工作的时候，小女儿就在旁边玩耍，累了就直接在地板睡觉。

　　身边的人都对这位“工作狂妈妈”十分不理解，常问她“你怎么忍心这么不顾自己的孩子”。虽然心有愧疚，但她还是对神秘的程序十分痴迷，不能自拔。

　　一天，女儿劳伦在指令舱模拟器中玩耍。当她在键盘上乱按时，一条错误的信息突然弹出。原因是她不小心启动了一个叫 P01 的预运行程序，导致原本还在飞行状态的模拟器瞬间崩溃。

　　看到这种情况，玛格丽特就提议在整个系统中多加一段代码，防止类似的状况发生。如果在飞行过程中，宇航员操作出了什么差池，还有挽回的地步。

　　但是当时所有人都觉得宇航员是受过严格训练，操作是完美的，“绝对不可能出错”。再加上当年的计算机存储空间和运算能力十分有限，决策者也不想添加任何“累赘”的部分。

　　所以玛格丽特也无可奈何，只能在操作系统中添加了一个备注“不要在飞行中选择 P01 模式”。

　　但是可怕的事情，还是发生了。1968 年 12 月 21 日，人类首次绕月飞行的阿波罗 8 号发射。

　　但就在飞行的第 5 天，宇航员 Jim Lovell 还是在无意间按下了 P01 模式。这个模式的启动后，所有导航数据都会被清空。

　　这样下去，飞船将无法把宇航员送回地球，在太空中迷路是分分钟的事。知道要出大事了，决策者也十万火急地打电话到玛格丽特那，让她想一个补救的办法。

　　于是，玛格丽特也马上带着 MIT 的一群程序员，连夜奋战了 9 个小时，才设计出了一个新的计划。当时这份新的导航数据上传后，大家才松了一口气。

　　一切又回到正常的轨道，阿波罗 8 号也顺利载着宇航员返航。这次事件后，决策者与玛格丽特都更明显地感受到软件对登月计划的重要性。

　　软件几乎成了美国要赢得太空竞赛的重要筹码，玛格丽特加班的频率也越来越高，时间也越来越长。

　　但玛格丽特最大的挑战还在后面。就在阿波罗 11 号飞船即将登陆月球前的几分钟，就是这么一个关键的时刻，危机还是发生了。

　　登月时期，人类能用的电脑都是超小内存、计算速度极度缓慢的。系统能永久保存的不过 1.2 万字节，而临时存储的空间就更小了，只有 1024 字节。

　　用玛格丽特的话来说就是“今天看起来这简直不可思议”。所以就在阿波罗 11 号离月球不远处时，电脑也因过度运转，大量地弹出错误信息，系统几近崩溃。

　　如果电脑扛不住，飞船将毫无疑问坠毁，成为世上最“悲壮”的登月。但就是在这么“不可思议”的硬件条件下，玛格丽特设计的系统竟顶住所有压力。

　　原因是她首创的“异步处理程序”，教会了电脑如何“决择”，为阿波罗 11 号解决了危机，也为自己赢得了荣誉。飞船在登月过程中，除了要控制推进外，还会进行着一系列不那么重要的计算。

　　那时玛格丽特就考虑到，当大量数据涌入电脑，系统扛不住时应该怎么办。所以为了保险起见，她细心地在原有的基础上添加了这个“异步处理程序”，来解决问题。

　　当没有足够空间运行时，电脑最宝贵的存储空间便会留给最关键的部分，比如最重要的——让鹰号在月球登陆。而其他低优先级的任务，如雷达交换数据任务将会被暂时切断。

　　每个人都看到了阿姆斯特朗在月球上的第一步。然而，不是每个人都知道这背后，有这么一位女程序员也为女性迈出了一大步。

　　玛格丽特拯救人类的登月计划时，年龄不过 33 岁。除了登月，这位先驱女极客还曾为广大“码农”正名，首次使用了“软件工程师”一词来称呼包括自己在内的程序员。

　　她说：“希望给予做软件的人们以尊重，因为他们和其他做硬件的人一样，在这个宏大的工程里各司其职。”

　　登月成功后，玛格丽特也功成身退，离开 NASA 出来创建自己的公司，继续在软件行业努力。

　　2003 年，她也因当初的贡献获得美国宇航局对个人的最高奖励，NASA 杰出太空行动奖。2016 年，她再次获得美国最高的民事荣誉总统勋章，与盖茨、乔丹同台领奖。

　　回顾那段从零开始的程序员生活，她说自己是世界上最幸运的人。因为“别无选择，只能成为先驱者，没有时间成为初学者”。