Известно, что ускорение свободного падения на Луне в 6 раз меньше, чем на Земле. Отсюда вопрос: во сколько раз нужно изменить скорость съёмки на Земле, чтобы в павильоне создать эффект падения "лунного песка" - в 6 раз или в 2,5 раза?
Сейчас уже ни для кого не секрет, что эффект лунной гравитации американцы “создавали” в павильоне довольно примитивным способом, доступным любому кинолюбителю – изменением скорости съёмки. Снимая на завышенной скорости, а потом проецируя отснятый материал в нормальном режиме, НАСА получало в результате замедление всех движений на экране. И песок медленнее ссыпался с ног, и предметы медленнее падали, и подпрыгивания на 10-15 см длились дольше по времени.
Вопрос - на сколько нужно изменить скорость съёмки, чтобы на Земле средствами кино сымитировать лунную гравитацию – многократно обсуждался на форумах, посвящённых лунной афере. Ответ на него легко получить из формулы пройденного пути при равноускоренном движении. Формула упрощается, когда начальная скорость объекта равна нулю, например, когда некий предмет просто выпадает из руки. Тогда формула, известная всем из курса физики, приобретает вид:
где S – путь, а – ускорение.
На Луне выпавший из руки предмет будет падать медленнее, чем на Земле, проходя тот же самый путь. Ускорение свободного падения на Земле = 9,81 м/с2, на Луне – в 6 раз меньше = 1,62 м/с2, высота падения (она же – путь - S) одна и та же. Подставляя в формулу tл- время падения на Луне и tз- время падения на Земле, мы получим:
откуда время падения на Луне tл будет отличаться от земного в корень квадратный из соотношения 9,8/1,6.
Предмет на Луне будет падать в 2,46 раза дольше, чем на Земле. Соответственно, скорость съёмки нужно увеличить в 2,46 раза, чтобы движение при проекции замедлилось, как будто падение предмета происходит на Луне. Для этого необходимо вместо стандартной частоты 24 кадра в секунду выставить 59 к/с, или, округлённо, 60 к/с. Вот это и есть самый примитивный способ заставить падающие предметы опускаться медленнее, как будто в условиях лунной гравитации – нужно снимать кино на завышенной частоте съёмки 60 к/с, а демонстрировать на стандартной 24 к/с.
Таким способом можно изменить только длительность свободного падения, или, другими словами, замедлить время, затраченное на прыжок, но невозможно повлиять на длину пути. Если человек во время лёгкого прыжка пролетает в земных условиях 1 метр, то на какой бы скорости мы ни снимали этот прыжок, он не станет длиннее. Он как был 1 метр, так и останется таким же, не зависимо от степени замедления скорости демонстрации. А на Луне из-за слабой гравитации длина прыжка должна увеличиться в несколько раз. И несложный прыжок должен выглядеть как 5-метровый пролёт. (Такое расстояние, например, у меня в зале, в квартире, от одной стены до другой.) Именно такие по длине пролёта прыжки мы видели в фильме «Космический рейс» (1935 г.). Но ничего подобного, даже близко к этому, НАСА показать не смогло. Хотя прекрасно знало, как должен выглядеть прыжок на Луне.
Дело в том, что ещё в середине 60-х годов ХХ века в научно-исследовательском центре им.Лэнгли (один из ключевых центров НАСА) были изготовлены имитаторы лунной тяжести. Поскольку при изменении гравитации масса не меняется, а меняется только вес (сила, с которой предмет давит на опору), то этот принцип положен в основу имитатора - в земных условиях можно изменить вес человека. Для этого его нужно подвесить на лонжах таким образом, чтобы он давил на опору с силой в 6 раз меньше обычного. В учебном фильме объясняется, как это сделать.
Для этого боковая площадка (walkway) должна быть наклонена под углом 9,5°. Человека подвешивают на вертикальных лонжах, которые вверху крепятся к колесу, внешне похожему на подшипник (trolley unit), а тот в свою очередь катится вдоль рельса.
Человек подвешивается за пять точек: за туловище в двух местах, по одному креплению для каждой ноги и ещё одно крепление – для головы.
Таким образом в земных условиях воссоздаются условия слабого лунного притяжения. Для удобства сравнения отснятый (как при лунном тяготении) материал поворачивается в вертикальное положение и ставится рядом с кадрами, снятыми при нормальном положении человека (при земном тяготении).
Можно видеть, что подпрыгивая вверх с места, при земном притяжении человек поднимается вверх до высоты колена, а при лунном притяжении человек может прыгать на высоту примерно на 2 метра, т.е. выше своего роста.
В учебном фильме также показана разница в движениях человека при земном притяжении и в условиях слабой гравитации в разных ситуациях: когда человек спокойно идёт, когда бежит, когда взбирается вверх по вертикальному шесту и т.п.. Что сразу бросается в глаза, например, при обычной ходьбе? Чтобы сделать шаг вперёд, при слабой гравитации человек должен сильно наклониться вперёд, чтобы вынести вперёд центр тяжести.
Как происходит движение шагом? Вот, например, вы стоите на месте и решили двинуться вперёд. Что вы делаете вначале? Вы наклоняете корпус тела вперёд, так чтобы центр тяжести оказался вне опоры (за пределами ступней ног), и начинаете медленно падать вперёд, но тут же "выбрасываете" одну ногу вперёд, не давая телу упасть; отталкиваетесь другой ногой, тело по инерции продолжает двигаться вперёд, и чтобы не упасть, вы тут же подставляете другую ногу. И так далее.
При начатом движении главным становится не статическое равновесие, а динамическое: тело все время падает и возвращается в исходное положение , таким образом происходят колебания около некоторой оси равновесия, которая не совпадает с вертикальной линией и находится чуть впереди. C течением времени вырабатывается автоматизм установления равновесия.
Фильм даёт не только качественную картинку различий, но и количественную. В кадре находятся белые вешки высотой 1 метр, расстояние между которыми полтора метра, что соответствует 5 футам. Можно легко определить, что во время бега на Земле при скорости 3 м/с (10 футов/с) длина шага в прыжке достигает полутора метров, а в условиях лунного тяготения, при той же скорости движения, шаг растягивается почти на 5 метров (15 футов). Для определения расстояния на дорожке (рис. справа) идёт разметка в футах, 3 фута - это примерно 1 метр.
И что сразу бросается в глаза, во время пробежки по "Луне", человеку приходится наклонять корпус под углом примерно 45°.
Мы объединили несколько фаз одного прыжка, чтобы показать, как выглядит бег с прыжками в условиях слабой гравитации. Зелёная линия - начало прыжка, красная линия - конец прыжка.
Вот и сам учебный фильм исследовательского центра им.Лэнгли (НАСА) :
Итак, ещё за несколько лет до запуска "Аполлона-11" американские специалисты точно знали, как должны выглядеть движения астронавтов на Луне: прыжок вверх - на полтора - два метра, прыжок вперёд во время пробежки - на 4-5 метров. Учитывая, что в имитаторе лунной тяжести испытания проводились без тяжелого скафандра, а скафандр сковывает все движения, можно разделить полученные значения хотя бы надвое. Таким образом, мы надеялись увидеть на Луне прыжки вверх на высоту около метра и в длину - на 2-2,5 метра.
А что нам показало НАСА? Вот пробежки по Луне из миссии "Аполлон-17": астронавт еле отрывает ноги от песка - высота прыжков от силы 10-15 см, длина прыжка - не более 70-80 см. Разве это Луна? Совершенно очевидно, что действие происходит на Земле.
Повторить в земных условиях длину и высоту прыжка "как на Луне" НАСА не удалось. Никакими средствами кино длину прыжка не увеличишь. И высоту прыжка средствами кино не изменишь. Правда, в некоторых кадрах НАСА использовало подвеску астронавтов на тонких металлических канатах, и это ощущается. Но чаще всего актёры совершали пробежки без лонжий. Длина прыжка и его высота оказывались неубедительно малыми.
Оставался единственный параметр, который мог создать иллюзию нахождения на Луне - это замедление времени падения предметов. Если вы наберётесь терпения, стисните зубы и просмотрите несколько часов занудно-монотонных кино- видеосюжетов, снятых якобы на Луне, то вы удивитесь, что в отряд астронавтов набрали одних растяп: астронавты то и дело роняют из рук молотки, пакеты, коробки, дорогостоящее оборудование и другие предметы. Конечно, это сделано специально, чтобы показать, что падающие предметы падают с замедлением, как будто на Луне.
И конечно же, да-да-да. Вы уже сами готовы произнести эту фразу: разбрасывание песка. Астронавты маниакально пинают песок ногами, чтобы медленно разлетающийся песок доказывал, что астронавты якобы находятся на Луне.
Чтобы не было претензий, что я даю ссылку на какой-то один случайный и нехарактерный кадр, я отобрал для просмотра целых 20 минут видео из миссии «Аполлон-16». Смотрите и наслаждайтесь, как астронавты самозабвенно расшвыривают песок во все стороны, а кроме того, то и дело роняют из рук молотки, пакеты, коробки, грунт с лопатки. И даже научные приборы иногда выпадают у них из рук. Актёры, изображавшие астронавтов, прекрасно понимали, что вместо дорогостоящих научных приборов в кадре находились муляжи, и поэтому ничуть не беспокоились за их "работоспособность" после падения.
Смотреть видео в течение 20 минут невыносимо тяжело, прежде всего потому, что во время просмотра не покидает ощущение, что видео умышленно затянуто по скорости. Это всё равно что слушать аудиозапись на другой скорости, в два раза меньшей - все звуки приобретают нехарактерную для человеческой речи затянутость, которая ощущается сразу же, даже не специалистом в области аудиозаписи.
Аудиозапись на заниженной скорости воспроизведения и на нормальной
Вот так и видео из миссий «Аполлон» насквозь пронизано ощущением неестественности действия, искусственной затянутости. И только когда мы ускоряем видео в два с половиной раза, наконец-то получаем естественное ощущение движений. Так что вместо 20 минут, как это было у НАСА, вы увидите всё в 2,5 раза быстрее – за 8 минут. И вы получите реальное представление о том, с какой скоростью передвигались так называемые астронавты на так называемой Луне.
К тому же, мы подготовили ещё и анонс этого видео – небольшую нарезку на 30 секунд.
Кроме того, искусственное замедление привело к одному нежелательному для НАСА эффекту - астронавты стали бросать предметы вперёд и вверх, как дети, еле-еле двигая руками. Вот когда вы на Земле бросаете вперёд мяч или камень, вы это делаете с сильным ускорением. А теперь представьте, что ваш замах и бросок замедлен в 2,5 раза. Создаётся эффект, что вы больной человек и еле бросаете предмет. Вот так и на насовском видео - предмет бросает дистрофик, и брошенный предмет летит максимум на 2 метра вверх и на 10-12 метров в даль. Конечно, подбросить предмет на 2 метра выше головы можно только на Луне, на Земле это недостижимая высота! (смеюсь). Об этом у меня была отдельная статья - о бросании предметов вверх и вдаль якобы на Луне.
Итак, чтобы отснять в павильоне эффект слабой лунной гравитации, НАСА воспользовалось примитивным киноприёмом: просто увеличило скорость съёмки в 2,5 раза. Это дало при стандартном кинопоказе замедление по времени в 2,5 раза, отчего песок и предметы стали падать с замедлением. Но этот приём не увеличил ни длину "лунного" прыжка, ни его высоту, и, к сожалению для НАСА, создал эффект очень слабых "дистрофичных" бросков предметов. Поэтому основной задачей, которая была поставлена перед актёрами, изображающими астронавтов - показывать предметы в свободном падении, т.е. как можно чаще ронять оборудование и постоянно швырять ногами песок.
Для желающих - ВИДЕО на 8 минут:
С вами был кинооператор Л.Коновалов. До новых встреч!