▲玛格丽特·汉密尔顿在 MIT 博物馆

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

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使命。

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。

▲玛格丽特·汉密尔顿在阿波罗指令舱实体模型内

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。

▲玛格丽特·汉密尔顿站在阿波罗导航计算机 (AGC) 源码清单旁，代码界的“著作等身”。

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。

▲1962年4月19日，玛格丽特·汉密尔顿跟一位前同事一起。汉密尔顿当时在林肯实验室在第一台 AN/FSQ-7 计算机上开发软件。她的软件是个雷达定位监控程序，用来侦查潜在的敌机。

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。

▲汉密尔顿和她的女儿劳伦

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。

▲汉密尔顿（左一），在支援阿波罗八号任务时，在综合分析室与部分同事在一起。

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然顶住了所有压力。

原因是她首创的“异步处理程序”，教会了电脑如何“抉择”，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”。

也感谢汉密尔顿和她开创的工作，关于人类能够做什么、成为什么这个问题，不仅在外太空被改写，更给地球带来深刻变革。软件工程学，这个汉密尔顿开创的概念，从登月到所有人类活动，都找到了用武之地。到了20世纪70年代，汉密尔顿离开了NASA和阿波罗计划，之后创建和领导过多个软件公司。

今天，距离她的公司汉密尔顿科技几条街就是麻省理工，那个她的事业开始的地方——那个代码革命的中心，仍然在仰望着星空。

编辑：金婉霞

责任编辑：顾军

来源：微信公众号“程序员的那些事”、腾讯科技