В голливудских фильмах есть масса сцен, которые нарушают законы физики. Такие фильмы можно отнести к жанру "ненаучной фантастики". Например, в фильме "Марсианин" (2015 года) герой фильма протыкает дырку в перчатке, и с помощью вырывающейся струи кислорода долго маневрирует в открытом космосе.
Здесь даже не нужно выполнять никаких расчётов, чтобы понять, что реактивная сила струи из рваной перчатки (по закону сохранения импульса) не сможет перебить вектор начального движения астронавта. А если вспомнить, что давление в скафандре обычно меньше 1 атмосферы (0,3-0,4 атм), то струя окажется очень "жиденькой".
Обычно зрители к таким нереальным трюкам относятся благосклонно, понимая, что они смотрят фантастический фильм, и это не научная фантастика, а забавные выдумки авторов фильма.
Нам даже известны люди, которые придумали такой трюк с порванной перчаткой. Сценарий написал Дрю Годдар по мотивам книги Энди Вейера "Марсианин".
А вот кто писал сценарий взлёта лунного модуля с поверхности Луны для миссий "Аполлон" (1969-1972 гг.), нам не известно. Но это тоже ненаучная фантастика. Взлётная ступень лунного модуля улетает вверх с некой поверхности, якобы Луны (вы сейчас удивитесь!)... за счёт взрыва новогодней хлопушки.
Не за счёт двигателя (его там вообще нет), и даже не за счёт петарды (что было хоть как-то логично), а именно за счёт отвлекающего короткого взрыв хлопушки с конфетти.
Те разлетающиеся во все стороны цветные брызги, которые вы видите во время отделения взлётной ступени от посадочной платформы лунного модуля в данном видео - это полёт конфетти.
Однако, согласно мифологии НАСА, стремительно разлетающиеся ошмётки и брызги - это оторвавшиеся куски теплоизоляции лунного модуля. Но это конфетти. И вот как это это было сделано.
Посмотрите внимательно на цвет и на траекторию полёта этих частичек. Разлетающиеся частички имеют синий, зелёный и красный цвет. Это происходит из-за того, что съёмка цветного изображения происходит через вращающийся фильтр с цветными секторами синего, зелёного и красного цвета (RGB).
Поскольку данная статья не ставит задачу рассказать о детальном устройстве цветного телевидения, ограничимся лишь указанием на то, что подобные диски с цветными прозрачными секторами сейчас применяются во многих моделях современных видеопроекторов (см. рисунок).
Полноцветное изображение образуется за счёт трёх цветоделённых чёрно-белых изображений, пропущенных соответственно через синий, зелёный и красный фильтры.
Во время работы цветной телекамеры диск с фильтрами быстро вращается, и если в кадр попадает небольшой по размеру быстро движущийся объект, то пока происходит смена фильтра, объект успевает переместиться, и следующее его положение будет зафиксировано уже через фильтр другого цвета. Отчего наблюдается разложение на три цвета, хотя сами движущиеся в кадре "ошмётки теплоизоляции" имеют цвет, близкий к белому или желтоватый.
В том факте, что разлетающиеся "брызги" имеют яркие цвета, мы не видим ничего интересного. Интерес представляет траектория движения этих "брызг".
Согласно легенде НАСА, съёмка производится с дальнего, безопасного расстояния телекамерой, укреплённой на ровере. В данном случае это была якобы дистанционно управляемая из Хьюстона камера, расположенная примерно в 150 метрах от места запуска. На телекамере был укреплён объектив с переменным фокусным расстоянием, поэтому нам то укрупняют, то удаляют изображение, а в конце ролика показывают дальний план "лунного" ландшафта с оставшейся на Луне платформой.
Но вот что интересно. Разлетевшиеся "куски теплоизоляции" (как их называет НАСА) не падают назад на Луну. Они улетают куда-то в космос и исчезают. Но ведь съёмочная телекамера находится очень далеко, и хотя бы некоторые разлетевшиеся куски должны были упасть по переднему плану. Примерно так, как на рисунке изобразил художник.
Но все куски бесследно исчезли. Первые "куски" вылетали очень быстро откуда-то из разных мест посадочной платформы, за ними невозможно было уследить. Но потом, когда пламя между ступенями стало уменьшаться, "куски" полетели с меньшей скоростью, и уже можно проследить их траекторию.
В Фотошопе из нескольких снимков сложил траекторию одного из пролетевших кусков, и вот что получилось. Вот один из кусков летит вглубь: вылетает откуда-то из опоры и удаляется.
Проследил полёт другого куска. Он не просто летит вдаль, а с каждой секундой поднимается всё выше и выше.
На следующем видео специально замедлил скорость, чтобы вы могли рассмотреть, как и куда движутся эти куски.
Почему же все куски летят вверх и за 4 минуты, что прошли после старта (всего видеосюжет НАСА длится почти 7 минут), ни один из них не вернулся назад на Луну? Почему ни один из оторвавшихся "кусков теплоизоляции" не упал на поверхность?
Ответ до невероятности прост. Мастера Голливуда снимали этот эпизод с помощью макета, прикреплённого к потолку декорации. Одна часть макета изображала посадочную платформу, а другая часть - взлётную ступень. Между этими частями находилась новогодняя хлопушка с конфетти. Хлопушку дёргали за верёвку в потолке, раздавался взрыв и конфетти разлетались. И эти конфетти, изображавшие "куски теплоизоляции", разлетались и сыпались вниз, проецируясь на чёрный бархат.
Конечно, при такой схеме съёмки эти "куски" не могли вернуться назад на бутафорскую "лунную поверхность", они просто падали вниз на пол павильона и не входили больше в кадр. Под потолком крепилась скоростная камера, которая снимала всё это действие.
Съёмка укреплённого вверх ногами макета понадобилась для того, чтобы снять равноускоренное падение верхней части после разъединения макета на две половинки. Отсоединившаяся часть падает вниз, увеличивая скорость движения. А поскольку съёмочная камера тоже крепится вверх ногами, то в результате получается, что макет, изображающий взлётную ступень, взмывает вверх, плавно ускоряясь.
Чтобы макет создавал ощущение тяжёлого космического корабля, а не лёгкой падающей игрушки, необходимо увеличить скорость съёмки, чтобы на экране получить замедленное движение.
Поскольку в голливудских фильмах очень часто используются падающие макеты, например в сценах, когда автомобиль срывается с обрыва или поезд падает с моста, то давно известны формулы, по которым рассчитывается необходимая частота съёмки.
В одной из недавних статей мы разбирали эпизод из фильма "Назад в будущее-3", где вместо реального поезда в пропасть падал макет поезда.
И там же приводили формулу расчёта частоты съёмки.
Для падающих миниатюр стандартную частоту съёмки 24 к/c необходимо умножить на корень квадратный из масштаба макета. Если макет меньше реального объекта, например, в 8 раз, то скорость нужно увеличить в 2,8 раза, до 68 кадров в секунду. В этом случае на экране будет ощущение ускорения свободного падения как в реальной жизни.
Но лунный модуль не должен взлетать с ускорением 9,8 м^2. Он должен подниматься медленнее.
Из анализа видео взлёта из сериала "Аполлон-17" получалось, что вертикальное ускорение равно 2,04 м/c^2. Чтобы сымитировать такое ускорение, частоту съёмки нужно увеличить в корень квадратный из соотношения 9,81/2,04. Почему нужно поступать именно так, подробно описано в статье под номером 145.
Таким образом, частоту съёмки необходимо увеличить ещё в 2,2 раза. Т.е. вместо 68 к/c установить 150 кадров в секунду. Такие скоростные камеры были в наличии у НАСА - ими постоянно снимали "в рапиде" взлёты ракет со стартовой площадки. Это кинокамеры "Милликен".
Об этой камере была статья № 110.
Мастера Голливуда пытались сделать макет с горящим пламенем (как от работающего двигателя), но даже непосвящённому зрителю было видно, что в кадре находится игрушка.
Поэтому от имитации реактивной струи горящих газов отказались. А момент разделения ступеней изобразили с помощью хлопушки с конфетти. А тот огонёк, который мы видим между ступенями и который защитники НАСА выдают за работу двигателя, на самом деле горение верёвочки, которой один макет был привязан к другому. И пламя принадлежит не взлетающей части, а относится к платформе.
В момент взрыва хлопушки соединяющая "пуповина" сгорает и макет взлётной ступени начинает свободно падать.
Были высказывания, что этот макет тянут вверх по проволоке с помощью лебёдки. Но лебёдка вызвала бы болтанку поднимаемого макета, поэтому от лебёдки отказались. И применили хитрость, о которой я вам рассказал - сняли скоростной кинокамерой падение макета. Ещё раз подчеркну, что эпизод снимали 16-мм плёночной кинокамерой, а потом это изображение "подпортили", чтобы выдать за телевизионный репортаж.
И вот теперь, надеюсь, вы уже сами мысленно нашли ответ ещё на один вопрос - почему в кадре не видно пыли при взлёте? "Куски теплозащиты" отлетают якобы на 200 метров от мощного взрыва, а пыль при этом лежит, не шелохнувшись.
При таком способе съёмки никакая пыль на поверхности не удержится, ведь лунный пейзаж во время съёмки перевёрнут вверх ногами. Нижняя часть "лунного пейзажа" (горизонтальная плоскость) сделана из папье-маше, а горы на дальнем плане (вертикальная плоскость) нарисованы художником.
*
С вами был кинооператор Л.Коновалов. До новых встреч!
