- 1981 की पहली Shuttle उड़ान से पहले, प्रक्रियाएँ, मिशन योजना और मौसम रिपोर्ट क्रू तक भेजने के लिए Interim Teleprinter System को 7 महीनों में एक अस्थायी उपकरण के रूप में बनाया गया
- यह प्रिंटर सैन्य संचार टर्मिनल को मॉडिफाई करके बनाया गया था और उभरे हुए अक्षरों वाला घूर्णन ड्रम तथा 80 हैमर की मदद से तेज़ी से एक-एक लाइन प्रिंट करता था
- मूल योजना यह थी कि TAGS तैयार होने तक इसका केवल कुछ बार उपयोग होगा, लेकिन TAGS में पेपर जाम की समस्या के कारण इसे 50 से अधिक उड़ानों में बैकअप के रूप में इस्तेमाल किया जाता रहा
- 59-पाउंड के इस उपकरण को कक्षा में ले जाने की लागत ही Shuttle के हिसाब से प्रति उड़ान 15 लाख डॉलर से अधिक थी, और शोर, ओवरहीटिंग तथा ज्वलनशीलता संबंधी सीमाओं के कारण इसमें साउंडप्रूफिंग और 1W standby mode जैसे बदलाव करने पड़े
- पुनर्स्थापन के दौरान पिघल चुके रबर रोलर और मैकेनिकल alignment की समस्याएँ सुलझाई गईं, और रिवर्स इंजीनियर किए गए FSK modulated data भेजकर वास्तविक प्रिंटिंग में सफलता मिली
Shuttle को प्रिंटर की ज़रूरत क्यों थी
- Apollo मिशनों में ज़मीन से रेडियो पर जानकारी पढ़कर सुनाई जाती थी और क्रू उसे लिखकर नोट करता था
- NASA Space Shuttle में टेक्स्ट और इमेज भेज सकने वाला एक उपकरण लगाना चाहता था, और मूल योजना 78-पाउंड के high-resolution fax-जैसे उपकरण Uplink Text & Graphics System (TAGS) की थी
- TAGS डिजिटल data stream के ज़रिए Shuttle को grayscale images भेजता था, और केबिन के अंदर CRT तथा fiber-optic faceplate के माध्यम से photosensitive silver-halide paper पर एक-एक लाइन इमेज बनाता था
- कागज़ 260ºF के गर्म रोलर से 25 सेकंड तक गुजरते हुए develop होता था
- TAGS को Tracking and Data Relay Satellite System(TDRS) की ज़रूरत थी, लेकिन TDRS छठी Shuttle उड़ान से पहले तैयार नहीं था
- पहली Shuttle लॉन्च से 7 महीने पहले, NASA ने मौजूदा audio channel के ज़रिए real-time flight plan changes और operational data भेजने के लिए एक अस्थायी सिस्टम बनाने का फैसला किया
सैन्य टर्मिनल को Shuttle के लिए छोटा और परिवर्तित करना
- आधार उपकरण AN/UGC-74 Tactical Teletype सैन्य संचार टर्मिनल था, जिसे Army ने विकसित किया था और Navy तथा Air Force भी इस्तेमाल करते थे
- मूल टर्मिनल ASCII और Baudot, कई baud rates, current loop और voltage signals को support करता था, और two-way communication के लिए keyboard भी था
- इसमें Motorola 6800 microprocessor द्वारा नियंत्रित word processor feature भी शामिल था
- इसका उद्देश्य hostile environment में radio transmission time कम करने के लिए संदेशों को offline लिखने की सुविधा देना था
- Shuttle का Interim Teleprinter receive-only था और उसमें keyboard भी नहीं था, इसलिए इस feature का उपयोग नहीं हुआ
- सैन्य टर्मिनल 100 पाउंड का था, लेकिन Shuttle के लिए modification के बाद इसे 59 पाउंड तक घटाया गया
- keyboard और front panel के कई control हटा दिए गए
- इसे हल्के frame से बदला गया और Shuttle storage locker में लगाने के लिए horizontal rails जोड़ी गईं
- सैन्य interface module हटाकर उसकी जगह Shuttle के लिए FSK interface board लगाया गया
घूर्णन ड्रम और 80 हैमर से एक-एक लाइन प्रिंटिंग
- Interim Teleprinter में घूर्णन ड्रम पर उभरे हुए अक्षर बने होते थे, और हैमर ribbon तथा paper को ड्रम के अक्षरों पर मारकर प्रिंट करते थे
- ड्रम की चौड़ाई एक लाइन की लंबाई के अनुसार 80 characters थी, और हर print position पर एक हैमर होने से कुल 80 हैमर थे
- हर position पर 64 printable characters ड्रम की परिधि के साथ व्यवस्थित थे
- अलग से कोई space character नहीं था; space के लिए कुछ भी प्रिंट नहीं किया जाता था
- सैन्य ड्रम के 10 special characters को Shuttle के लिए अधिक उपयोगी symbols से बदला गया
;@[\\]^!\"#$को θ✓‾↑↓~αβΔϕ से बदला गया
- एक लाइन ड्रम के एक चक्कर में प्रिंट होती थी, और सही character जब हर position के सामने आता था तभी सटीक समय पर हैमर मारना पड़ता था
- built-in test sentence था
"THE LAZY YELLOW DOG WAS CAUGHT BY THE SLOW RED FOX AS HE LAY SLEEPING IN THE SUN"- यह पारंपरिक “quick brown fox” वाक्य जैसा है, लेकिन इसमें J, K, M, Q, V नहीं हैं
- यह ठीक 80 characters लंबा है, और spaces को diamond
◊से बदलकर 80 columns के काम करने की जाँच में उपयोगी है
audio link को serial data में बदलने वाला custom board
- मूल सैन्य teleprinter serial bitstream को input के रूप में लेता था, लेकिन Shuttle में data को audio link की frequency में encode किया गया था
- Shuttle के लिए बनी 3 custom boards audio data को demodulate करती थीं, message आने पर printer power on करती थीं, और बाद में उसे फिर standby mode में लौटा देती थीं
- रिवर्स इंजीनियरिंग से पता चला कि serial bitstream Frequency Shift Keying(FSK) में encode था
- 1 को 3600Hz और 0 को 7200Hz से दर्शाया जाता था
- serial data 600 baud, even parity, और 1 stop bit के साथ भेजा जाता था
- demodulation flow में audio input को amplify और filter करने के बाद threshold के ज़रिए sine wave को square wave में बदला जाता था, और digital autocorrelation से 3600Hz और 7200Hz को अलग किया जाता था
- control board 64-bit shift register के ज़रिए input को 139µs delay करके मूल input के साथ XOR करता था
- 7200Hz signal हर 139µs पर दोहराता है, इसलिए input और delayed input समान होते हैं और XOR result 0 आता है
- 3600Hz square wave हर 139µs पर state बदलती है, इसलिए XOR result 1 आता है
- digital demodulator signal level के प्रति कम संवेदनशील था, और analog demodulator में आने वाली harmonics तथा finely tuned filters पर निर्भरता से बचाता था
- demodulation के बाद 400Hz low-pass filter और threshold processing के ज़रिए इसे फिर binary signal बनाया जाता था, और carrier detect होने पर ही printer logic board तक भेजा जाता था
1970s की logic cards प्रिंटिंग को कैसे नियंत्रित करती थीं
- सैन्य teleprinter की 4 logic cards Shuttle में भी वैसे ही इस्तेमाल की गईं
- CPU card
- memory card
- communication card
- print control card
- circuit बड़े होने का कारण यह था कि 1970s की microprocessor technology के चलते address decoding, buffering, latching जैसे कामों के लिए बहुत से 7400-series logic chips चाहिए होते थे
- CPU card में Motorola 6800 CPU, 4KB memory, और program ROM था
- यह ASCII characters की एक लाइन को print drum code में बदलकर memory में store करता था
- यह configuration और self-test भी संभालता था
- print control card drum position और memory buffer को match करके हैमर चलाता था
- यह हर drum row के लिए 80-character memory buffer को DMA से scan करता था
- यदि memory value वर्तमान drum row number से match करती, तो संबंधित हैमर trigger होता था
- 20 hammer cards में हर एक पर 4 हैमर थे, और electrical control 20 board select lines तथा 4 hammer select lines की matrix structure से होता था
- communication card 8251A USART का उपयोग करके serial data stream को CPU द्वारा उपयोग किए जाने वाले bytes में बदलता था
- सैन्य टर्मिनल transmit और receive दोनों support करता था, लेकिन Shuttle teleprinter में केवल receive का उपयोग हुआ
- memory card word processor feature के लिए 8KB RAM और 8KB ROM देता था
- manual के अनुसार, इस card के बिना भी word processor feature को छोड़कर printer काम कर सकता था
- Shuttle में word processor की ज़रूरत नहीं थी, फिर भी यह card नहीं हटाया गया — यह एक सवाल बना रहता है
power design और सैन्य सुरक्षा feature के निशान
- power board अलग-अलग हिस्सों को अलग power देने वाली switching power supply से बना था
- microprocessor के लिए +5V, +12V, -5V
- Shuttle में हटाए गए keyboard, dustcover, interface module के लिए +5V, -8.6V, +8.6V
- status lights के लिए power
- drum motor power को drum की rotation speed नियंत्रित करने के लिए adjust किया जाता था
- drum sensor हर row पर feedback pulse देता था
- drum धीमा होने पर voltage बढ़ाया जाता था, और तेज़ होने पर voltage घटाया जाता था
- hammer power को असामान्य तरीके से 600mA constant current बनाए रखने के लिए डिजाइन किया गया था
- printer active होने पर +18V उत्पन्न किया जाता था
- हैमर कम current लें तो बचा हुआ current resistor में बहा दिया जाता था
- यह design संदेश ट्रैफिक के दौरान प्रिंटिंग जानकारी छिपाने के लिए एक सैन्य feature था
- इसका उद्देश्य power transients देखकर कौन-सा हैमर चल रहा है, यह पता लगाने वाले हमलों को रोकना था
- Space Shuttle में यह बेकार, केवल power waste करने वाला feature बन गया
- सैन्य teleprinter 22–30VDC, 115VAC, 230VAC, 12VDC battery backup को support करता था, लेकिन Shuttle teleprinter 28VDC पर चलता था
Shuttle के भीतर mounting और operational constraints
- Interim Teleprinter flight deck पर रखने के लिए बहुत बड़ा था, इसलिए इसे एक स्तर नीचे middeck के storage locker में लगाया गया
- इसकी जगह दाहिने पीछे वाले MA9F locker में थी, और power तथा audio connection के लिए locker door पर connector panel लगाया गया था
- impact printing होने के कारण शोर बहुत था, और locker के अंदर रखने पर भी बाहर 69.5dB आवाज़ सुनाई देती थी
- इसका समाधान locker में soundproofing material जोड़ना था
- कई insulation materials की जाँच के बाद toxicity requirements पास करने वाली सामग्री चुनी गई
- soundproofing material के लिए flammability waiver भी चाहिए था
- cooling के बिना insulated locker ने overheating की समस्या पैदा की
- सैन्य teleprinter idle स्थिति में भी 34W इस्तेमाल करता था और 6 orbits के बाद खतरनाक रूप से गर्म हो सकता था
- Shuttle version में केवल 1W लेने वाला standby mode जोड़ा गया
- ground signal detect होते ही power on होती थी, और उपयोग के बाद फिर standby mode में लौट जाती थी
- printer के standby से जागने की जानकारी Mission Control को देने के लिए ground पर tone भेजने वाला circuit भी जोड़ा गया
- लॉन्च के दौरान teleprinter द्वारा उपयोग किया जाने वाला audio connection crew communication के लिए चाहिए होता था, इसलिए teleprinter को लॉन्च के बाद connect किया जाता था और panel L9 की audio settings दोबारा configure की जाती थीं
TAGS और TIPS तक पहुँचा replacement process
- Interim Teleprinter केवल TAGS के operational होने तक इस्तेमाल होने वाला अस्थायी उपकरण था, लेकिन TAGS की reliability समस्याओं ने योजना बदल दी
- पहला TDRS satellite छठी Shuttle उड़ान STS-6 पर लॉन्च हुआ, और TAGS STS-7 से उपयोग के लिए उपलब्ध हुआ
- STS-7 में ही TAGS में तुरंत paper jam हो गया, और बाद में भी वही समस्या जारी रही
- STS-35 में printer jam होने के बाद jam-clearing tool भी टूट गया
- TAGS की instability के कारण Interim Teleprinter को backup के रूप में बनाए रखा गया
- लगभग 10 साल बाद Thermal Impulse Printer System(TIPS) लाया गया, और लगता है कि इसका उपयोग STS-56 की 1993 की उड़ान में हुआ
- TIPS की reliability साबित होने के बाद उसने teleprinter और TAGS दोनों को replace कर दिया
- TIPS, Raytheon TDU-850 commercial printer पर आधारित उपकरण था
- उस समय commercial product की कीमत 4,950 डॉलर थी
- Shuttle के S-Band और Ku-Band communication systems को जोड़ने के लिए अंदर custom communication interface board लगाया गया था
- इसी interface की मदद से crew अपने onboard personal computers के printer के रूप में भी TIPS का उपयोग कर सकता था
restoration और reverse engineering के नतीजे
- जिस उपकरण तक पहुँच मिली, वह उड़ान वाला hardware नहीं बल्कि संभवतः ज़मीन पर बचा development system था
- board पर bodge wire और अतिरिक्त components दिखाई देते हैं
- Shuttle custom boards 3 पर aerospace boards में आम conformal coating नहीं है
- उपकरण पर “Not for flight” का निशान है
- restoration के दौरान सबसे बड़ी समस्या यह थी कि rubber roller पिघलकर तरल-जैसा हो गया था और उसने mechanism को चिपचिपा बना दिया था
- printer को खोलकर mechanical parts साफ किए गए, फिर दोबारा align किया गया, और hammer spacing को इतना adjust किया गया कि print quality पढ़ने योग्य हो सके
- Shuttle custom boards 3 की reverse engineering से पुष्टि हुई कि printer जिस data format को स्वीकार करता है, वह audio-encoded serial data था
- FSK modulated data भेजने के तरीके से printer ने वास्तव में प्रिंटिंग कर दिखाई
अस्थायी उपकरण, लेकिन उम्मीद से कहीं लंबी उम्र वाला design
- Interim Teleprinter भारी था, उसमें overheating का जोखिम था, और मौजूदा उत्पाद पर आधारित होने के बावजूद front panel, drum, interface और frame तक में बड़े बदलाव करने पड़े
- Shuttle में उपयोग न होने वाला word processor feature और constant-current security feature भी उसी में विरासत में मिले
- development period केवल 7 महीने का था, और toxicity तथा flammability जैसी सीमाओं ने संभव approaches को बहुत सीमित कर दिया
- नतीजतन, Interim Teleprinter 50 से अधिक उड़ानों में उपयोग हुआ और TAGS से अधिक भरोसेमंद backup बना रहा
- अपने नाम के विपरीत, Interim Teleprinter केवल अल्पकालिक अस्थायी उपकरण नहीं रहा, बल्कि अपेक्षा से कहीं ज़्यादा लंबे समय तक काम करने वाला समाधान साबित हुआ
1 टिप्पणियां
Hacker News की टिप्पणियाँ
Shuttle टेलीप्रिंटर का drum ASCII के 10 special characters को Shuttle के लिए ज़्यादा उपयोगी symbols से बदलकर print करता था, जैसे angle के लिए Greek अक्षर वगैरह
खास तौर पर
;@[\]^!"#$characters कोθ~αβΔसे replace किया जाता थाआह भरने वाली बात यह है कि यह प्राचीन printer उन्हें print कर सकता था, लेकिन आधुनिक Android का Chrome browser उन्हें ठीक से display नहीं कर पाता
normal normal 14px Arial, Tahoma, Helvetica, FreeSans, sans-serif;है, और News YCVerdana, Geneva, sans-serif;इस्तेमाल करता हैhttps://unicode.scarfboy.com/ के हिसाब से वे characters ये हैं, और formatting का टूटना expected है:
U+03B8 θ GREEK SMALL LETTER THETA,U+2713 CHECK MARK,U+203E ‾ OVERLINE,U+2191 ↑ UPWARDS ARROW,U+2193 ↓ DOWNWARDS ARROW,U+007E ~ TILDE,U+03B1 α GREEK SMALL LETTER ALPHA,U+03B2 β GREEK SMALL LETTER BETA,U+0394 Δ GREEK CAPITAL LETTER DELTA,U+03D5 ϕ GREEK PHI SYMBOLजो display नहीं हो रहे हैं वे हैं U+2713 CHECK MARK,
U+203E ‾ OVERLINE,U+2191 ↑ UPWARDS ARROW,U+2193 ↓ DOWNWARDS ARROW,U+03D5 ϕ GREEK PHI SYMBOL, और मैं बस इतना जानता हूँ कि Arial में इनमें से ज़्यादातर मौजूद हैं लेकिन Verdana में नहींcharacter encoding सच में बड़ा दिलचस्प है
अगर Ken देख रहे हों, तो मेरे device पर numeric entities के रूप में encoded characters खास तौर पर समस्या थे। Windows और Ubuntu पर Chrome developer tools से उन्हें actual characters में बदलकर देखा तो वे ठीक render हुए
tag हटाने पर Android में भी characters render हो गए, और कम से कम मेरे environment में समस्या हल हो गई
इसे Chrome या Android की गलती कहा जा सकता है या नहीं, यह मुझे ठीक से नहीं पता
मैं लेखक हूँ। कोई सवाल हों तो जवाब दूँगा
मुझे उत्सुकता है कि printer में डालने के लिए कितना blank paper ले जाया गया था, और उसकी मात्रा कैसे तय की गई थी। फोटो में font size देखकर लगता है कि “हजारों lines” अगर सच है तो paper के लिए भी कम से कम कुछ pounds और चाहिए रहे होंगे
मुझे लगता है कि rotating drum के Shuttle पर पड़ने वाले gyroscopic effect पर भी विचार किया गया होगा। Shuttle computers ने hard drive की जगह tape drive इस्तेमाल किए, इसकी एक वजह यह भी थी कि zero gravity में वे attitude को प्रभावित कर सकते थे। शायद mass इतना कम था कि समस्या नहीं बनी, या hard drive की तरह 100% लगातार घूमने वाली device नहीं थी इसलिए ठीक रहा होगा
यह भी हैरानी की बात है कि Teletype Model 40 पर विचार नहीं किया गया। वह हल्का था, उसमें rotating drum नहीं था, receive-only configuration थी इसलिए keyboard काटने की ज़रूरत नहीं थी, ASCII-based था, और military aircraft में पहले से flight-certified equipment था। हालांकि timing match नहीं भी हुई हो सकती है। मैंने इसे पहली बार 1984 में देखा था और तब इसे “new model” माना जाता था, इसलिए हो सकता है 1981 में मौजूद न रहा हो
Model 40 individual character palettes वाली rotating belt इस्तेमाल करता था, और हर column के लिए एक-एक करके मौजूद 80 hammers सही timing पर strike करके characters print करते थे। video में belt pulley घूमती हुई भी दिखती है। कुछ समय तक इस्तेमाल न होने पर power भी down हो जाती थी। palettes बदलकर शरारत करना भी संभव था; क्योंकि individual palettes track नहीं किए जाते थे, सिर्फ belt की starting position को flag से mark किया जाता था, इसलिए बाद में क्रम बदलने पर M की जगह N जैसा print होता था
https://www.youtube.com/watch?v=whKVGefscro
https://en.wikipedia.org/wiki/Geneva_drive
लेख से मेरी समझ है कि CPU card पर एक 4KB ROM और word processor card पर दो 8KB ROM, यानी कुल 3 ROM थे
यह एक drum printer था, और उसी दौर का एक और आम high-speed printer chain printer था
मूल रूप से हर column के लिए hammers की एक पंक्ति होती थी, और जब character chain तेजी से hammers के सामने से गुजरती थी, तो वे उसे मारकर print करते थे; यह उसी तरह की संरचना थी और सच में बहुत तेज था
Shuttle में chain printer न चुनने की वजह शायद इसके failure mode से जुड़ी रही होगी। अगर chain टूट जाए, तो वह printer के एक तरफ से उछलकर दीवार तक भेद सकती थी, इसलिए operators को चेतावनी दी जाती थी कि उसके बगल में खड़े न हों
वह output bins के पार बगल वाले कमरे में था, फिर भी 20 फीट दूर से printing की आवाज सुनना डरावना लगता था
lab prank यह था कि बिना line break के
-या=की एक ही line लगातार print कराने वाला program चलाया जाए; तब वे एक-दूसरे पर print होते रहते और आखिर में कागज कट जाता या printer अक्सर jam हो जाताखासकर Sunday night को, जब Monday class से पहले जमा करने वाले program outputs की भीड़ होती थी, तो यह बहुत “मजेदार” prank होता था
लगता है 1981 तक commercial/consumer dot matrix printers पहले से मौजूद थे। ऐसे devices drum line printer से कहीं ज्यादा हल्के और कम power लेने वाले रहे होंगे
Shuttle के development के समय printers खुद ही बहुत कम थे। inkjet और laser desktop printers, Shuttle की पहली उड़ान 1981 से सिर्फ 1–3 साल पहले ही commercial तौर पर launch हुए थे, और वे अभी बहुत reliable नहीं थे। desktop printers आज भी teletype या dot matrix printers जितने reliable नहीं हैं। airlines gate पर flight manifest print करते समय dot matrix का उपयोग करती हैं, इसकी वजह है
उस समय ink plotters, teleprinters और fax machines का दबदबा था। लेकिन plotters text लिखने के लिए बेहद धीमे लगते हैं। wireless fax machine अगर काफी मजबूत होती तो शायद संभव होती, लेकिन वह शायद teletype जितनी भारी और कहीं ज्यादा धीमी होती। असली फायदा सिर्फ charts और photos print करने में होता
Shuttle के design वाले 1970s में सस्ते, हल्के और मजबूत dot matrix printers अभी मौजूद नहीं थे। commercial off-the-shelf (COTS) parts इस्तेमाल करने का विचार भी तब तक स्थापित नहीं हुआ था; वह trend STS के बनकर operate होने के कई साल बाद आया
dot matrix printers की सच में याद आती है
https://youtube.com/watch?v=A_vXA058EDY
सोच रहा हूं कि matrix printer क्यों नहीं इस्तेमाल किया गया
या फिर thermal transfer printer भी संभव रहा होगा। उस समय fax machines आम थीं
अब print samples देखने का मन हो रहा है
वैसे उससे print किया गया Snoopy calendar भी शानदार रहा होगा
“अगर word processor Shuttle के लिए relevant नहीं था, तो वजन घटाने के लिए यह card हटाया क्यों नहीं गया?” इसका जवाब शायद उस हिस्से में है कि “जिस Shuttle teleprinter तक हमारी पहुंच थी, वह शायद जमीन पर बचा हुआ development system था”
mechanical parts के अब भी काम करने की संभावना है, और ink subscription की जरूरत भी नहीं
उन्होंने समझाया, “printer में mechanical problems बहुत थीं, मुख्य रूप से इसलिए कि rubber rollers liquid जैसे हो गए थे और mechanism को चिपचिपा करके जाम कर रहे थे”