В 1959 году съёмка обратной стороны Луны производилась на чёрно-белую аэрофотоплёнку. И было известно, что эту фотоплёнку невозможно вернуть на Землю, поэтому её проявляли прямо там же, на автоматической межпланетной станции. Там же изображение сканировали и сигнал по радиоканалу отправляли на наземный НИП (наземный измерительный пункт).
Космическая эра только начиналась, и в те годы ещё не могли вернуть на Землю ракету, облетевшую вокруг Луны. Даже попасть в Луну было нелегко.
Первый аппарат, запущенный в сторону Луны, "Луна-1" (2 января 1959 года), прошёл на расстоянии 6000 километров от поверхности Луны. Несмотря на то, что станция в Луну не попала, АМС «Луна-1» стала первым в мире космическим аппаратом, достигшим второй космической скорости (11,2 км/с). Этот аппарат до сих пор вращается вокруг Солнца и возможно, что в 2109 году пролетит мимо Земли.
Следующий аппарат, «Луна-2», в сентябре 1959 года (14-го числа) впервые в мире достиг поверхности Луны в районе Моря Дождей, врезавшись в Луну на скорости 3,3 км/c. «Луна-2» несла два вымпела, выполненных в виде шаров из нержавеющей стали.
А уже через месяц после "Луны-2" 7 октября 1959 года "Луна-3" сфотографировала обратную сторону Луны. (В июне 1959 г. был ещё один запуск, но он на 153 секунде закончился аварией).
Почему же был использован такой сложный двухступенчатый фототелевизионный процесс (сначала съемка на фотопленку, а потом ее сканирование и передача радиосигнала) вместо того, чтобы просто направить на Луну телекамеру и передать сигнал на Землю?
Давайте посмотрим, какой по качеству было передача изображений из космоса без использования фотоплёнки. Возьмём комплекс космического телевидения "Селигер". В первоначальном варианте изображение состояло из 100 строк. На фотографии вы видите Белку и Стрелку в космическом полёте, это август 1960 г.
С таким же качеством изображения остался запечатлённым Юрий Гагарин во время своего легендарного полёта - 100 строк по 100 элементов. Это в итоге 10.000 "пикселей".
После усовершенствования комплекс "Селигер" стал иметь разрешающую способность 400 элементов в строке, при таком же количестве строк в кадре.
Буквально до самого последнего времени, до появления HD телевидения разрешение обычной телевизионной картинки в нашей стране было 768х576. В таком формате снимали профессиональные видеокамеры Бетакам (Betacam) на телевидении.
Максимально передавалось 625 строк, стандарт SECAM. При этом 25 строк уходили на телекст и реально на телевизоре оставалось всего 600 строк. Другими словами говоря, в течение примерно 65 лет (начиная с конца 40-х гг.ХХ века) разрешение телевизионной картинки на экране нашего телевизора было примерно 800х600 точек. Когда-то, лет 10-15 назад, такое разрешение (800 х 600) было стандартом для компьютерных мониторов с соотношением сторон 4:3.
А теперь давайте посмотрим, с каким разрешением сканировалась фотоплёнка в 1959 году. Для преобразования изображения, имеющегося на негативной плёнке, в электрические сигналы использовался метод "просвечивания". Малогабаритная электронно-лучевая трубка высокой разрешающей способности создавала яркое светящееся пятно, которое при помощи оптической системы (репродукционный объектив и конденсорные линзы) проецировалось на фотоплёнку. Свет, прошедший через фотоплёнку, попадал на фотоэлектронный умножитель, который превращал световой сигнал в электрический.
На рисунке выделены: 9 - кинескоп, 10 - репродукционный объектив, далее - плоскость фотоплёнки, 11 - конденсор, 12 - ФЭУ
Изображение светящегося пятна на фотоснимке равномерно перемещалось поперёк плёнки, от одного её края к другому, после чего быстро возвращалось к исходному положению и вновь продолжало равномерное движение поперёк плёнки. Это обеспечивало "строчную" развёртку изображения. Сама фотоплёнка медленно продвигалась мимо электронно-лучевой трубки, что обеспечивало "кадровую" развёртку. Таким образом происходило сканирование изображения.
Число строк, на которое разлагалось изображение, могло изменяться в зависимости от выбранного режима передачи (быстрый или медленный). Максимальное число строк доходило до 1000 на один кадр.
Если вы сравните это с современным HD-разрешением, где картинка содержит 1080 строк, то поймёте, что первое в мире космическое телевидение 1959 года было телевидением высокой чёткости. Полный кадр содержал около 1.000.000 элементов. Это нужно было для составления карты обратной стороны Луны.
Применявшаяся радиолиния обеспечивала двустороннюю передачу радиосигнала. В направлении "Земля-Автоматическая межпланетная станция" передавались командные сигналы, управляющие работой бортовой аппаратуры. В обратном направлении "АМС-Земля" передавались телевизионные сигналы, сигналы с показаниями научных приборов и сигналы для измерения параметров движения самой станции.
Здесь следует учесть, что для того, чтобы станция не перегревалсь с одной стороны (на солнечной стороне может быть +140˚, а на теневой до -130˚), она (станция) постоянно вращалась. Станция прекращала вращение только на 40 минут, на время фотосъёмки, когда включался режим стабилизации и удерживания Луны в кадре. После экспонирования всех кадров (а было отснято 36 или 38 кадров за это время) система ориентации выключалась и сообщала станции упорядоченное вращение с определённой угловой скоростью, чтобы улучшить тепловой режим и избежать перегрева одной стороны.
Для того, чтобы связь со станцией не прекращалась при её вращении, антенны станции должны были излучать радиосигналы равномерно во всех направлениях - примерно как расходящиеся круги от брошенного в воду камня.
Несмотря на то, что на Земле используются большие приёмные антенны, на них попадает очень малая часть мощности излучения. Бортовой передатчик имел малую мощность (всего несколько Ватт) и питался от аккумуляторов. Как вы понимаете, невозможно на межпланетной станции поставить такой же мощный ретранслятор, как на Земле. Поскольку связь со станцией поддерживалась всё время и энергия расходовалась, аккумулятор приходилось всё время подзаряжать от солнечных батарей. Чтобы какая-то часть солнечных батарей всегда была обращена к Солнцу, их разместили по всему периметру станции.
Вот у американцев на "Аполлонах" были аккумуляторы с какой-то бесконечной ёмкостью, которые не требовали подзарядки и в течение нескольких дней обеспечивали работу всех систем, да ещё и освещение внутри модулей, поэтому на "Аполлонах" не было предусмотрено солнечных батарей. А на любом "Союзе" они есть.
При максимальном удалении станции "Луна-3" от Земли принимаемая часть мощности излучения бортового передатчика в 100 миллионов раз меньше средней мощности, принимаемой обычным телевизионным приёмником.
И вот тут наступает очень важный момент, который обосновали наши учёные. Для обеспечения сверхдальней передачи изображений при весьма небольшой мощности радиопередатчика следует применять скорость передачи изображения в десятки тысяч раз более медленную, чем скорость передачи вещательных телевизионных центров.
С расстояния 450 тысяч км (384 тыс. км до Луны и 67 тыс. "за Луной") передача в "HD-разрешении" одной строки равнялась 1,25 с, время передачи одного кадра – около 30 мин. Как говорил разработчик космического телевидения, П.Ф.Брацлавец, «если человечество на протяжении тысячелетий не могло взглянуть на обратную сторону Луны, то полчаса можно и подождать».
Был ещё и быстрый режим - 1 картинка за 10 секунд, но он должен был применяться, когда станция "Луна-3", двигаясь по вытянутой эллиптической орбите, через 10 дней максимально приблизится к Земле.
Центр дальней космической связи под Евпаторией, способный получать сигналы с аппаратов из дальнего космоса, тогда ещё только строился, поэтому приём данных с Луны вёлся при помощи радиоантенны на горе Кошка под Симеизом (Крым). Резервный пункт располагался на Камчатке. После обработки изображений выяснилось, что на обратной стороне Луны очень мало тёмных участков - "морей", невидимая поверхность более гористая.
Следует отметить, что фотографирование обратной стороны Луны велось в неблагоприятных условиях - в полнолуние, с "точки зрения" межпланетной станции - когда вся поверхность была освещена Солнцем. В силу отвесного падения лучей света отсутствовали тени, и съёмка велась при естественном контрасте лунной поверхности, который весьма низок.
В это время к Земле была обращена теневая сторона Луны. С Земли был виден только растущий серп, освещённостью видимой части примерно 26%. Такой момент был выбран специально, чтобы фотосъёмка захватила часть видимой поверхности, ведь нужно было осуществить привязку фотографий к уже известным селенографическим координатам. Поэтому в 1959 году было отснято примерно 70% невидимой стороны Луны. Кроме того, наличие на снимках уже известных лунных объектов было дополнительным подтверждением достоверности сделанных фотографий. Не стоит забывать, что западные СМИ проводили безудержную антисоветскую пропаганду и пытались отрицать все успехи СССР.
Несмотря на "плоский свет", были получены снимки, обеспечившие достаточно детальную расшифровку структуры обратной стороны Луны. Качество фотографий обратной стороны Луны было не высоким, но это была бесценная информация. В результате дешифровки снимков (съёмка производилась двумя объективами в двух разных масштабах) было выявлено почти 500 новых деталей Луны. В 1960 году был издан «Атлас обратной стороны Луны», а затем – первый глобус Луны.
Благодаря тому, что Советский Союз первым смог провести съёмку обратной стороны Луны, наши ученые получили приоритет в наименовании открытых лунных объектов. Так на карте Луны появились горный хребет Советский, море Москвы, кратеры Курчатов, Лобачевский, Ломоносов, Циолковский, Менделеев и другие.
Как видите, использование фотоплёнки было необходимо для получения высокого разрешения.
Поскольку "Луна-3" отсняла примерно 70% обратной стороны Луны, были предприняты попытки доснять оставшиеся 30% площади Луны в последующих "экспедициях". Это было осуществлено в 1965 году межпланетной станцией "Зонд-3".
Повторная телевизионная съемка обратной стороны Луны при полете АМС «Зонд-3" осуществлялась принципиально такой же фототелевизионной системой, в которую, тем не менее, был внесен ряд изменений, базирующихся на накопленном опыте. Условия фотографирования станцией «Зонд-З» (июль 1965 г.) были лучшими из-за меньшего расстояния съемки и наличия «бокового» освещения поверхности Луны солнечным светом. Это позволило получить телевизионные снимки более высокого качества.
Таким образом СССР удалось раньше американцев отснять всю обратную сторону Луны. США тоже предпринимали попытки запустить свою станцию для фотографирования обратной стороны Луны, но вначале их ждали провалы, и только в 1966-67 гг. им удалось с помощью нескольких станций Lunar Orbiter сделать это полноценно.
*
С вами был кинооператор Л.Коновалов. До новых встреч!