Margaret Hamilton, Programmiererin des Apollo-Programms

Name: Margaret Heafield Hamilton (geb. Heafield)

Lebensdaten: geboren am 17. August 1936 in Paoli, Indiana

In aller Kürze: Margarete Hamilton ist eine Mathematikerin und Programmiererin, die die Software-Entwicklung hinter der amerikanischen Mondlandung leitete.

Im Detail: Sie kennen vermutlich den Vergleich, ein modernes Rechengerät habe mehr Rechenleistung, als man für die Mondlandung brauchte. (Welche Maschine genau für den Vergleich herangezogen wird, hängt vom Alter des Vergleichenden ab – Taschenrechner, Mobiltelefon, Smartwatch, was auch immer in Zukunft kommen mag.) Das ist vollkommen richtig, aufgrund von Moores Gesetz hat sich die Rechenleistung der Microchips seit den 1960ern um viele Größenordnungen gesteigert. Das bedeutet aber im Umkehrschluss auch, dass Programmierer damals sehr geschickt und sparsam sein mussten, um aus den Computern des Apollo-Programms eine Mondlandung herauszukitzeln. Die zentrale Fachfrau für diese Leistung war eine Programmiererin namens Margaret Hamilton.

Geboren wurde sie am 17. August 1936 unter dem Namen Margaret Elaine Heafield. Sie hatte noch zwei jüngere Geschwister – einen Bruder und eine Schwester.

Wir haben oft die Vorstellung, Leute an der Front der technischen Entwicklung kämen allesamt aus Großstädten. Aber auch aus dem Hinterland stammen viele wache Geister. Margaret Heafield kam in Paoli zur Welt, einer Kleinstadt in einem sehr dünn besiedelten Teil des eh recht dünn besiedelten US-Bundesstaat Indiana. Die Bevölkerungsdichte von Indiana ist heute mit 71 Einwohnern pro Quadratkilometer schon nur unwesentlich höher als die des am dünnsten besiedelten deutschen Bundeslands – Mecklenburg-Vorpommern mit 69 Einwohnern pro Quadratkilometer. In den 1930ern war die Bevölkerung sogar nur halb so groß wie heute. Die junge Margaret wuchs also sehr im Hinterland auf. Ihre Familie zog später zwar nach Michigan, was einige der größten Industriestädte Amerikas umfasste, aber es ging auf die Keweenaw-Halbinsel, die ebenfalls völlig ab vom Schuss in den Oberen See ragt (engl. Lake Superior).

Der Wechsel zwischen kleinen Orten und Großstädten würde für ihre Karriere zu Beginn bezeichnend sein. In jenem kleinen Ort machte Margaret ihren Schulabschluss. In eine größere Stadt zog sie erst, als sie Mathematik studierte, allerdings nur kurz. Während sie ihr Studium an der University of Michigan begann, wechselte sie später an die Privat-Uni Earlham College, die wieder in einer Kleinstadt liegt. Dort studierte sie Mathematik im Hauptfach und Philosophie im Nebenfach – letzteres wählte sie, weil ihr Vater Philosoph und Dichter war und ihr Großvater Schulleiter und Quaker-Pastor.

In Earlham traft Margaret auch ihren ersten Ehemann, den Chemiestudenten James Cox Hamilton. Sie heirateten im Sommer 1958, womit Margaret den Nachnamen annahm, unter welchem sie bedeutend wurde. Zuvor im selben Jahr hatte Margaret ihren Abschluss erreicht.

Danach unterrichtet sie kurz in einem kleinen Dorf in Indiana, welches zufälligerweise Boston hieß. Doch dann zog das Ehepaar in jenes Bosten in Massachusetts, welches Sie alle kennen. (Dass beide Orte gleich heißen, macht die Recherche über Hamilton übrigens unnötig verwirrend.) Dort erlangte James seinen Abschluss in Chemie. Das Paar hatte November 1959 ihre erste und einzige Tochter. Margarets Ehemann wechselte in die Rechtswissenschaft und wurde 1963 Anwalt. Doch die Ehe hatte keinen Bestand. Sie wurde 1967 geschieden und Margaret sollte 1969 ihren zweiten und letzten Ehemann heiraten, einen Mann namens Dan Lickly.

In Boston durchlief nicht nur Hamiltons Privatleben viele Wandlungen. Ursprünglich wollte sie nach der Geburt ihrer Tochter weiterstudieren, in abstrakter Mathematik. Tatsächlich fand sie aber schon 1959 einen Job als Programmiererin: Sie arbeitete in der meteorologischen Sektion des MIT unter Edward Norton Lorenz, den Sie vielleicht als den Vater der Chaostheorie kennen. Margaret Hamiltons Arbeit bildeten eine wichtige Grundlage für Lorenz’ Entwicklung dieser Theorie.

Man beachte, dass Hamilton keinerlei Hintergrund in der Informatik hatte. Das war damals normal. Computer waren als Konzept noch so neu und arbeiteten so nah an fundamentalen mathematischen Schaltkreisen, dass niemand Programmieren als Kernkompetenz lernte, sondern Fachleute aus angrenzenden Fächern sich in Richtung Informatik weiterentwickelten. Aus heutiger Sicht mag das etwas seltsam wirken, weil unsere modernen Rechner so viele Funktionsebenen über den reinen Schaltkreisen haben, dass man problemlos programmieren lernen kann, ohne überhaupt zu wissen, wie ein Transistor funktioniert. (Der Autor dieses Artikels beispielsweise, programmierte eine krude Umsetzung von Tetris, bevor er sich damit befasste, wie Transistorschaltkreise eigentlich boolesche Algebra umsetzen.) Diese Ebenen existierten in den 1950ern so noch nicht. Die Informatik war hier noch viel näher an der Mathematik und kaum mehr als „Mathe mit Strom“. Und damit war die kompetente Mathematikerin Hamilton hier definitiv qualifiziert und wurde völlig zurecht eingestellt.

1961 wechselte Hamilton in das SAGE-Projekt. SAGE steht für Semi-Automatic Ground Environment und war darauf ausgelegt, feindliche Angriffsjäger computergestützt mittels Radars und Satellitenaufklärung zu identifizieren. Margaret Hamilton durchlief hier direkt eine Feuertaufe mit Bravour. Die Arbeitsgruppe hatte die Tradition, dass Neulinge beauftragt wurden, ein Programm zum Laufen zu bringen, an dem zuvor alle bisherigen Mitarbeiter gescheitert waren. Das bedeutete nicht zwangsläufig, dass die Aufgabe sehr schwierig war. In jeder Arbeitsgruppe gibt es kleinere Projekte, für die bisher niemand groß die Zeit fand. Ein solches, bisher gescheitertes Programm konnte also durchaus nur einen Nachmittag an Bemühungen gesehen haben. Außerdem war die ganze Informatik damals neu, sodass viele Programme auch noch gar keine Anwendung hatten, sondern simple Testfälle darstellten, um Grundlagen für spätere Möglichkeiten zu bilden.

Margaret Hamilton war aber ein komplizierter Fall übertragen worden – ein Programm, dass einer ihrer neuen Kollegen durchaus mit einigem Bemühen nicht hatte fertigstellen können. Der vorherige Bearbeiter hatte seine Kommentare an den Code auch noch auf Griechisch und Latein verfasst. Hier zeigte sich nicht nur Hamiltons mathematische Expertise, sondern auch ihre klassische Bildung: Sie konnte diese Nuss knacken und ihr fertiges Programm schrieb seine Ausgaben sogar in Griechisch und Latein, einfach um zu zeigen, dass sie es konnte.

Auf dem Rücken dieses Erfolgs konnte Hamilton in das Apollo-Projekt einsteigen, wo sie Programme entwickelte und später die Systementwicklung leitetet. Margaret Hamilton bewegte sich also auf vielen Hierarchieebenen, sie entwickelte Hardware, programmierte die zentralen Elemente der Mission und war sich auch nicht zu schade, in Führerkabinen herumzuklettern. Sie leitete aber auch mit großem Erfolg eine Gruppe, die monumentale Programmentwicklungen für die Mondflüge vollbrachte. Allein die ausgedruckten Codes stapelten sich höher als die Mathematikerin selbst.

Allgemein sorgte sie dafür, dass die Arbeit ihres Teams ernstgenommen wurde. So soll sie den Begriff „software engineering“ eingeführt haben, um zu betonen, dass ihre Arbeit für den Erfolg der Mission ebenso entscheidend war wie die Entwicklung von Triebwerken, Raumanzügen oder Mondfähren.

Als Hamiltons wichtigste Entwicklung stellte sich ein Mechanismus heraus, den sie für die Mondlandefähre Eagle entwickelt hatte. Er löste ein Problem, das direkt am Anfang dieses Artikels erwähnt wurde: Die Computer der Apollo-Mission waren aus heutiger Sicht schneckenlangsam. Deshalb konnte es passieren, dass der Rechner mit den Datenmengen einfach nicht hinterherkam, die die vielen Sensoren und Systeme der komplizierten Landefähre ausgaben. Hamilton hatte ein System gebaut, welches die Astronauten warnte, dass die Steuerung verzögert reagieren würde. Bei so einer empfindlichen Operation wie einer Mondlandung ist das nicht nur lebensnotwendig. Es war auch alles andere als banal umzusetzen – wer den Fortschrittsbalken der Windows-Wartezeitanzeige kennt, weiß, wie schwierig es bis heute ist, dass ein Computer erkennt, wie schnell er mit seinen Aufgaben fertig wird.

Während der ersten Mondlandung trat genau dieser Fall ein. Es lässt sich nicht sicher rekonstruieren, wie das Problem auftrat, auch wenn die plausibelste Hypothese ist, dass die Mannschaft von Apollo 11 aus Versehen das Radargerät der Fähre anließ, sodass mehr Daten in den Rechner strömten, als dieser abhandeln konnte. Das Notfallsystem von Hamilton gab direkt eine Fehlermeldung mit Priorität aus und die Astronauten waren gewarnt. Armstrong und Aldrin mussten nun entscheiden, ob sie die Landung abbrechen. Wie Sie wissen, entschieden sich die beiden für die erste Mondlandung und konnten das Manöver auch deshalb erfolgreich abschließen, weil Hamiltons Mechanismus sie bezüglich möglicher Probleme vorgewarnt hatte.

Nach ihrer essenziellen Leistung für die Mondmissionen blieb Margarete Hamilton noch ein paar Jahre bei der NASA. 1976, also vier Jahre nach dem Ende des Apollo-Programms, ging sie in die freie Wirtschaft. Staatlichen Institutionen blieb sie trotzdem weiterhin verbunden. Zu den vielen Kunden ihrer Firma gehörten auch immer wieder Regierungsorganisationen.

Hamilton ist mittlerweile längst in Rente, aber noch lebt sie, und wird immer wieder für ihre enormen Leistungen ausgezeichnet. Neben einer Vielzahl an Preisen hält sie auch mehrere Ehrendoktorwürden.

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