Приложение. О двух методах дальнего космического телевидения

Приложение. О двух методах дальнего космического телевидения

Прямая телепередача: высокая оперативность и проблемы с качеством изображения

«Рейнджеры» работали по методу прямой телепередачи, когда телекамера формирует изображение, а электрический сигнал с неё через антенну аппарата передаётся на Землю.

Огромные космические расстояния, которые приходится преодолевать радиоволнам, ослабляют приходящий сигнал и создают трудности в его приёме. Да и мощность радиопередатчика, установленного на спутнике в огромное число раз меньше мощности радиопередатчика любой земной телестанции. Поэтому телесигнал, приходящий с космического аппарата, очень слаб и «тонет» в шумах радиопомех.

Одним из самых действенных способов их преодоления является увеличение времени передачи телеизображения. Изображение одного и того же кадра передаётся на Землю с космического аппарата многократно.

И чем больше таких повторов, чем больше время передачи одного кадра, тем выше качество принимаемого изображения. Например, передача на Землю цветного снимка высокого качества (илл.2б) спутником ATS-III заняла 21 минуту [см.источник илл.2б]

Кадры на экране домашнего телевизора меняются до 50 раз за 1с. При такой частоте глаз не замечает отдельных кадров и видит непрерывно меняющееся изображение. А вот передавать телекадры с такой же частотой с Луны не получится, потому что шумы заставляют передавать один и тот же кадр многократно. Поэтому передавать отдельные телекадры с Луны при вполне приличном качестве можно, а вот передать с Луны непрерывный телефильм с удовлетворительным качеством изображения практически очень трудно, если не невозможно. Собственно лунные автоматы (и американские «Орбитеры», и советские «Зонды») это и показали: они передали на Землю много хороших отдельных кадров с видами Луны, но не «прислали» землянам ничего похожего на фильмы с разворачивающимися видами Луны.

Теперь понятно, почему камеры А и В «Рейнджеров» передавали свои изображения 1 раз за 5 секунд, то есть в 250 раз медленнее, чем это имеет место в наших земных телепередачах. Изображения от камер Р этого аппарата передавались в более быстром темпе, но для того, чтобы это сделать, пришлось резко ограничить поле зрения их объективов (до 100 раз) по сравнению с камерами А и В. Тем самым уменьшался объём информации, который они должны были передать. И, всё равно, качество изображений от более быстрых Р-камер явно проигрывает качеству изображений более «неторопливых» камер А и В (илл.3). А уж когда передача последнего кадра была прервана падением аппарата на Луну, то качества не получилось вовсе (илл.4): не хватило времени на повторение изображения и оно «утонуло» в шумах.

Была ли у создателей «Рейнджеров» возможность «попросить» камеры работать помедленнее, зато с лучшим качеством? Нет, потому что «Рейнджеры» падали на Луну, и на весь телесеанс им отводилось всего 20 минут.

Итак, метод прямой телепередачи обеспечивает максимально возможную оперативность передачи изображений. При этом качество отдельного изображения улучшается при увеличении времени его передачи. Кроме того, при прочих равных условиях качество улучшается при уменьшении площади передаваемого изображения.

Фототелевизионная методика: работает медленно, но с высшим качеством изображения

«Орбитеры» передали на Землю информацию гораздо более ценную, чем «Рейнджеры». В отличие от падающих «Рейнджеров», которым был отведён срок активной работы всего 20 минут, «Орбитеры» работали на окололунной орбите около 1 года. Так что «Орбитеры» могли не «торопиться». Но от «Орбитеров» требовалось максимально высокое качество передаваемого изображения, ведь они были «картографами». А для обеспечения высокого качества передаваемого изображения применяется так называемая фототелевизионная методика.

По этой методике изображения сначала фотографируются на фотоплёнку. Затем фотоплёнка проявляется, сушится и поступает в оптическое считывающее устройство, которое просвечивает плёнку тонким лучом света и, с помощью фотоэлемента, формирует электрические сигналы, несущие информацию об этом изображении. И уже эти сигналы через антенну «Орбитера» «не спеша» передаются на Землю. Качество принимаемого изображения получается гораздо лучшим, чем при прямой телепередаче.

Но вся эта процедура требует много времени. В результате, если «Рейнджер» (прямое ТВ) успевал за 20 минут падения передать несколько сот изображений (1 кадр в 5 секунд), то «Орбитеру» для передачи примерно такого же количества изображений требуется две недели (1 кадр в 50 минут!). То есть в данном примере фототелевизионная методика работала в 600 раз медленнее, чем методика прямой телепередачи.

Киноплёнку с окололунной орбиты для НАСА могли доставить только астронавты

Отметим одно очень важное следствие из того, что мы узнали о прямом методе: с его помощью непрерывный телефильм с Луны не передашь. Очень сомнительно, что это можно сделать и с помощью фототелевизионной методики. Кинолента с пятнадцатиминутным фильмом состоит из тысяч отдельных кадров, тогда как в течение двух недель «Орбитеры» передавали всего несколько сот кадров.

Таким образом, автоматические космические аппараты могли передать с Луны вполне качественные отдельные изображения, но не могли показать «кино».

«Кино с Луны» можно было увидеть только в том случае, если:

а) сначала на месте действия снимается кинофильм на кинокамеру и затем

б) киноплёнка доставляется на Землю, где просматривается обычным образом.

Вернуть на Землю плёнку могут и специально созданные возвращаемые аппараты и, человек, если он побывал около Луны. Советские «Зонды», о которых писалось выше, побывав около Луны, возвращались на Землю и доставляли отснятую фотоплёнку. НАСА же ни разу не сообщала о подобных достижениях в области космической автоматики. Но НАСА сообщила, что её астронавты совершили два успешных полёта вокруг Луны (А-8 и А-10) и шесть раз высадились на Луну. Они брали с собой кинокамеры, и телекамеры [3].

Раз так, то у нас есть все основания ожидать, что мы найдём в опубликованных материалах НАСА богатую коллекцию качественных кинофильмов об их полётах к Луне и вокруг Луны. Поэтому мы будем очень внимательно изучать соответствующие названной теме кино– и теле– материалы, представленные НАСА от имени астронавтов (или фиксировать их отсутствие).

Что умели автоматы

Подытожим кратко то, что мы узнали о тогдашних возможностях автоматических космических аппаратов:

Автоматы передали на Землю тысячи изображений Земли и Луны (ИСЗ, «Рейнджеры», «Орбитеры», «Зонды»).

1. Наиболее оперативную передачу изображений от Луны обеспечивали «Рейнджеры», передававшие телеизображения в прямом эфире. При работе двумя телекамерами они могли передавать вполне удовлетворительные изображения в режиме слайд-шоу с частотой 1 кадр в 2,5 секунды. Увеличение скорости передачи отрицательно сказывалось на качестве передаваемого изображения.

2. Наиболее качественные изображения от Луны передавались «Орбитерами» по фототелевизионному методу. Однако этот метод характеризуется очень низкой оперативностью.

3. Судя по всем известным от НАСА данным, американские автоматические космические аппараты не передавали на Землю телефильмы с окололунных орбит и не доставляли на Землю кино– или видеоплёнки (это согласуется с общими представлениями о возможностях тогдашней американской космической техники). Для астронавтов же, если они действительно были около Луны, доставка на Землю отснятых кино– а также видеофильмов не составляла бы проблем.