Темы некоторых статей вы иногда подсказываете мне в своих комментариях. Эта статья, как раз является ответом на вопрос, заданный одним из читателей.
Иногда в видеороликах полёта американских ракет встречаются кадры, когда довольно крупно показано, как происходит отстыковка первой ступени ракеты-носителя или как сбрасывается переходник, и камера как будто находится около двигателей ракеты.
Сброс переходного кольца, соединявшего первую ступень со второй.
У некоторых читателей такие кадры вызывают ощущение мультипликации, поэтому возникают вопросы: настоящие ли это киносъёмки или же компьютерная анимация? А если настоящие съёмки, и камера находится на второй ступени, то как эти кадры попали на землю, ведь вторая ступень, отделившись на высоте в 180 км долго летает по орбите, а потом почти полностью сгорает в атмосфере при падении?
Кадры отделения первой ступени на самом деле настоящие, сняты на киноплёнку. Ощущение компьютерной анимации возникает оттого, что эти кадры в последние годы были обработаны и улучшены на компьютере.
А так сама съёмка производилась на кинокамеру Милликен.
Вот так эта камера выглядит с длиннофокусным объективом.
Эта камера снимает на скорости в 15 раз выше нормальной, на 360 кадров в секунду. Максимальная скорость - 400 к/c (некоторые модели - до 500).
Существует несколько модификаций кинокамеры (fps - frames per second - кадров в секунду):
D.B. Milliken Co., Arcadia, Cal., USA
Milliken KF 12 A 194? high speed camera 16mm
Milliken DBM (3) 3C 194? high speed camera 400 fps 16mm
Milliken DBM 4, 4A, 44 1954? high speed 64 - 400 fps 16mm
Milliken DBM 5AM 1955 camera high speed 128-400 fps 16mm
Milliken DBM 5 B 1955? high speed (up to 500 fps) camera 16mm
Milliken DBM 5C 1955? high speed camera (64 - 200fps) 16mm
Milliken DBM 5D 1955? high speed camera (24 - 500fps) 16mm
Milliken DBM 55, KF 12A High Speed (up to 500 f.p.s.) 1955? cameras 16mm
Обычно в качестве самом распространенной модели называется модель выпуска 1957 года.
В мире было изготовлено множество высокоскоростных 16-мм кинокамер. Вот некоторые из них. Камеры с креплением на плече применялись во время съёмок спортивных соревнований.
Съёмка производится в режиме движения киноплёнки "старт-стоп": во время экспонирования кадр стоит неподвижно в кадровом окне, а потом при повороте диска обтюратора свет перекрывается и кадр смещается на следующее положение.
В таком же режиме работают швейные машинки: когда иголка входит в ткань, та стоит на месте, затем иголка поднимается и ткань с помощью зубчиков реечного механизма перемещается на следующий стежок (стежок - это часть шва между двумя проколами иглы). Если бы швейная машинка могла бы работать со скоростью 360 стежков в секунду, то при длине стежка в 4 мм (что типично для джинсовых швов), за секунду прошивались бы 1,4 метра ткани.
Сложность создания скоростных камер заключается даже не в том, что трудно создать столь быстро работающий механизм, а в том, что кинопленку после продвижения на следующий кадр, приходится останавливать, а потом резко продёргивать. Перфорации киноплёнки не выдерживают такой моментальной ударной нагрузки и рвутся. Поэтому кинокамеры, которые используют профессиональную 35-мм киноплёнку, ограничиваются скоростью 120-150 кадров в секунду.
А вот 16-мм кинопленка значительно легче по весу. Шаг кадра здесь (от перфорации до перфорации) всего 7,6 мм, в то время как на 35-мм кинопленке один шаг (4 перфорации) - 19 мм.
Движущаяся 16-мм киноплёнка не обладает такой инерцией, как 35-мм киноплёнка, поэтому 16-мм скоростные камеры могут работать в режиме десятикратного увеличения скорости (240 к/с) и даже 15-кратного (360 к/с).
Плёнка продвигается грейфером. Вот как этот грейфер выглядит на 8-мм кинокамере, грейфер - однозубый.
А вот механизм продвижения киноплёнки камеры "Миликен".
Большой круглый чёрный блин - это площадка, на которую кладётся рулон (spool) киноплёнки длиной 400 футов (122 метра) - это стандартная размотка киноплёнки Кодак. На обратной стороне кинокамеры, где подключается электрический кабель, есть счётчик метража оставшейся кинопленки, максимальное значение - 400 футов (400 ft spool).
Работает камера либо от постоянного тока - аккумуляторы на 28 Вольт, либо от переменного тока - 115 Вольт.
Вот как выглядит коробка киноплёнки со стандартной размоткой 122 метра (400 футов):
Мы привыкли считать, что при нормальной скорости съёмки такого рулона киноплёнки хватит на 10 минут. На самом деле на 11 минут, просто так легче ориентироваться. А если мы снимаем на скорости в 15 раз выше, то вместо 600 секунд весь рулон пройдёт за 40 секунд. Таким образом, зарядка кинокамеры позволяет отснять всего 40 секунд реального времени. Поэтому камеру включают непосредственно перед интересующим моментом.
Например, с помощью такой камеры снимались первые секунды подъёма ракеты-носителя после зажигания.
Сейчас я изложу вам официальную версию НАСА.
16-миллиметровые кинокамеры "Милликен" устанавливались на некоторых экземплярах ракет серии «Сатурн» («Сатурн-1, -1Б, -5»). Их задача — обеспечить наблюдение за критически важными функциями ступеней во время наземных огневых испытаний и в условиях полета.
Расположение съёмочных камер можно узнать из документации:
Съёмка начиналась примерно за 3 секунды до отделения первой ступени, которое на "Аполлоне-4" происходило на 153-й секунде. Съёмка длилась 40 секунд, после чего на 192-й секунде полёта капсулы отстреливались от ракетных ступеней и после торможения спускались на парашюте. Приводнившиеся в океане капсулы подбирала специальная команда.
Спасаемая капсула с кинопленкой имеет теплозащиту и состоит из тяжелой носовой секции и кварцевого окна, защищающего капсулу от нагревания при повторном входе в атмосферу и при ударе о воду. Корпус капсулы герметичен и водонепроницаем.
Когда капсула опускается до высоты 4300 м, щитки сбрасываются и раскрывается надувной параглайдер. Через 6 секунд включается радиомаяк и расположенный на параглайдере проблесковый маяк. После приводнения капсула отмечает свое нахождение чернильным маркером.
Более подробно об этом рассказывает сайт Аполлофакт.
Если мы посмотрим на вторую ступень "Сатурна-5" со стороны камер сгорания, то не найдём место, где могла быть размещена кинокамера с теплозащитой в спускаемой капсуле, да ещё с параглайдером, планирующей парашютной системой в виде крыла.
Ждём уточнений от тех, кто глубже разобрался в этом вопросе.
В ноябре 1967 г. США осуществили испытательный беспилотный запуск ракеты «Сатурн-5» с "Аполлоном-4". Вот видео с "Аполлона-4" (ноябрь 1967 г.), залитое на Ю-Туб 10 лет назад, здесь движение замедлено в 15 раз:
А в этом видео, выложенном год назад, подкорректировали скорость.
Во время запуска беспилотного "Аполлона-6" (апрель 1968 г.) была спасена только одна камера из-за проблем с радиомаяком у второй капсулы. Сделанные этой камерой съёмки фигурируют во многих фильмах о полетах «Аполлонов» к Луне (например, в фильме «Для всего человечества»).
Кадры старта «Аполлона-6» легко можно отличить от кадров стартов других «Аполлонов» по цвету служебного модуля: у «Аполлона-6» он был белым, во всех остальных полетах — серебристым.
А теперь давайте внимательно рассмотрим параллельные съёмки с двух камер из приведённых выше роликов. За 4 секунды до взрыва и отделения первой ступени мы видим гигантский инверсионный след за первой ступенью.
Потом происходит сам взрыв. Мы знаем, что отделение первой ступени происходило через 3 секунды после этого "большого" взрыва, следовал дополнительный меньший взрыв и ступень отделялась. А на параллельном видео (справа) ступень начала отделяться сразу в момент взрыва. Уже несоответствие.
Этот взрыв - работа восьми тормозных твердотопливных ракет, установленных по две под каждым из четырёх обтекателей. Мы знаем на примере "Аполлона-11", что это облако долго висит в атмосфере и не исчезает даже через 30 секунд.
А в этом правом кадре, снятом высокоскоростной камерой, этого облака не видно. На левом кадре (с боковой точки съёмки) мы видим тёмный силуэт первой отделяющейся ступени и гигантский шлейф за ней. А на правом кадре за первой ступенью чистое изображение Земли.
Следом отделяется переходное кольцо. Теперь для обзора открывается большое пространство. Но никаких инверсионных следов нигде не видно.
Удаляющаяся первая ступень превратилась в тёмный силуэт (обведена на рисунке красной окружностью), но за ней нет никаких инверсионных следов и нет следов от "большого" взрыва.
Такое ощущение, что высокоскоростная камера снимала совершенно другой процесс и совершенно другую ракету. И эта летящая ракета не оставляла инверсионных следов.
Не покидает ощущение, что кадры отделения первой ступени и сброс переходника сняты высокоскоростной камерой совсем на другой высоте - не 65-80 км, где должно происходить это разделение, а значительно ниже. Вполне возможно, что съёмка постановочная, т.е. подготовленная пиротехниками. Надо выяснять.
На "Аполлоне-11" никаких съёмочных камер не было и быть не могло, поскольку полёт был бутафорский. Работала только первая ступень ракеты-носителя, которая подняла ракету примерно на 15-17 км вверх, после чего произошёл взрыв и верхняя часть "Сатурна-5" была ликвидирована. Вторая ступень сгорела при падении вниз полностью. Об этом мы писали в предыдущей статье.
Несколько дополнительных слов о высокоскоростных камерах.
Есть кинокамеры, которые снимают со скоростью более 500 кадров в секунду. Обычно в киноаппарате кинопленка движется в режиме "старт-стоп", продергиваясь кадр за кадриком с помощью грейфера. В высокоскоростных киноаппаратах кинопленка разгоняется до большой скорости и движется мимо кадрового окна непрерывно. Между объективом и пленкой находится многогранная вращающаяся призма-компенсатор.
Отечественная высокоскоростная кинокамера СКС-1М могла снимать на скорости 4 тысячи кадров в секунду. Выдержка при этом 1/5000 c. Из-за оптической компенсации с помощью призмы устойчивость кадра относительно перфораций не очень высокая.
Уникальность же 16-мм киноаппаратов Милликен заключена в том, что они позволяют снимать со скоростью 400 кадров в секунду с очень высокой устойчивостью изображения. Это обеспечивается прерывистым движением кинопленки с помощью грейфера и фиксацией пленки в момент экспонирования контргрейфером.
Мне приходилось снимать максимум на скорости 2 тысячи кадров в секунду - процесс резки металла на токарном станке.
Есть кинокамеры, которые снимают со скоростью до 40 000 (сорок тысяч) кадров в секунду, например, немецкий аппарат Zeitlupe. Снимает именно на кинопленку.
И.Гордийчук, В.Пелль "Справочник кинооператора"
Здесь вступает в силу следующий принцип: чем выше скорость съёмки, тем меньше расходуется киноплёнки. Кадры, в которых пуля пронзает апельсин или игральную карту, снимаются на кусок плёнки, длиной полтора метра. Этот кусок пленки навёрнут на барабан, и барабан раскручивается до большого количества оборотов в секунду. От звука выстрела срабатывает затвор, происходит экспонирование одного оборота, и затвор закрывается.
Есть плёночные аппараты, которые снимают от 100 тысяч до миллиона кадров в секунду. Такие аппараты используют одну фотопластинку, и на ней запечатлевается всего-навсего 9 кадриков действия какого-нибудь электрического разряда. При такой скорости съёмки экспозиция столь мала, что можно снимать только сверхъяркие объекты типа молний, либо снимать силуэты на фоне яркого диска солнца.
*
С вами был кинооператор Л.Коновалов. До новых встреч!
*
Предыдущая статья: