Ten artykuł jest kandydatem na dobre artykuły

Jenisej (kosmiczny system fotograficzny i telewizyjny)

Z Wikipedii, wolnej encyklopedii
Przejdź do nawigacji Przejdź do wyszukiwania
Obraz odległej strony księżyca uzyskany przez system Jenisej

„Jenisej” to system foto - telewizyjny , za pomocą którego po raz pierwszy uzyskano obrazy odległej strony Księżyca. Utworzony w Ogólnounijnym Instytucie Badań Naukowych Telewizji (NII-380) z inicjatywy S.P.Korolev . System „Yenisei” został zainstalowany na pokładzie AMCLuna-3 ”, aby okrążyć Księżyc w październiku 1959 roku. Zdjęcia zrealizowano na kliszy fotograficznej , której wywoływanie zorganizowano na pokładzie stacji. Transmisja przechwyconych kadrów odbywała się za pomocą niskokatowego systemu telewizyjnego, gdy stacja wracała na Ziemię, obraz odbierany był przez specjalnie stworzony sprzęt zainstalowany w punktach pomiarowych sterujących lotem stacji.

Historia stworzenia

Od 1956 roku, jeszcze przed wystrzeleniem pierwszego satelity , w Ogólnounijnym Instytucie Badań Naukowych Telewizji (NII-380), z inicjatywy S.P. Korolowa , rozpoczęto prace badawczo-rozwojowe nad stworzeniem sprzętu telewizyjnego do przyszłych lotów kosmicznych . Jesienią 1957 roku, po wystrzeleniu drugiego satelity , S.P. Korolev i pierwszy zastępca. Przewodniczący Leningradzkiej Rady Gospodarczej S. A. Afanasjew (później - Minister Generalnej Budowy Maszyn ZSRR ). NII-380 otrzymał zadanie stworzenia sprzętu telewizyjnego, który miał przekazywać obraz niewidzialnej strony księżyca. Prace miały być prowadzone we współpracy z instytutami i fabrykami zajmującymi się tematyką optyczną, fotograficzną i radiotechniczną, naczelną organizacją na ten temat, która otrzymała kod „Jenisej”, została wyznaczona NII-380. W tym samym czasie instytut pracował nad tematem „ Seliger ”, którego celem było przesłanie ruchomego obrazu zwierzęcia doświadczalnego, którego start planowano na prototypie załogowego statku kosmicznego[1] . Kierownikiem obu tematów został IL Valik , a jego zastępcą PF Bratslavets , późniejszy główny projektant „Seligera”. Głównym inżynierem na temat Jeniseju został Yu.P. Łagutin [2] .

W styczniu 1958 r. M.V. Keldysh wysłał list do S.P.Korolev z propozycjami rozpoczęcia eksploracji Księżyca . Pierwszym krokiem było trafienie rakiety w widoczną powierzchnię księżyca za pomocą telemetrii rejestrującej jej ruch. Stacje utworzone w ramach tego programu otrzymały w OKB-1 oznaczenie „E-1”. Pierwszym statkiem kosmicznym, który dotarł na Księżyc, była stacja E-1A, znana jako Luna-2[3] . Jako kolejny krok zaproponowano lot wokół Księżyca z fotografowaniem jego odwrotnej strony i przesyłaniem uzyskanych obrazów na Ziemię za pomocą sprzętu telewizyjnego podczas zbliżania się do Ziemi [4] . Program do latania wokół Księżyca z fotografowaniem jego odwrotnej strony został nazwany E-2 i był realizowany podczas lotu stacji Luna-3 . Wybrany schemat lotu wokół Księżyca obejmował asystę grawitacyjną , która zmieniała trajektorię stacji w taki sposób, że po powrocie na Ziemię znajdowała się ona nad półkulą północną, gdzie znajdowały się radzieckie punkty obserwacyjne . Taki schemat lotów umożliwiał uruchomienie stacji tylko w ściśle określonych terminach, które determinowały czas jej powstania[5] . Start zaplanowano na 4 października 1959 roku. Do lata 1959 wyprodukowano wymaganą liczbę zestawów sprzętu zarówno pokładowego, jak i naziemnego "Jenisej" [6] .

Opis systemu

Schemat FTU „Jenisej”

System Jenisej miał wykonywać zdjęcia odległej strony Księżyca z wysokości około 65 000 km podczas lotu po orbicie eliptycznej z apogeum 460 000 km i przesyłać powstały obraz do stacji naziemnych podczas podejścia do Ziemi. Nie można było przesłać powstałego obrazu w czasie rzeczywistym, ponieważ księżyc utrudniał przejście sygnału radiowego. Ponadto charakterystyka energetyczna łącza radiowego nie zapewniała transmisji obrazów telewizyjnych z odległości księżycowych. Jedynym sposobem na „zapamiętanie” obrazu do późniejszej transmisji podczas sesji komunikacyjnej było utrwalenie go na filmie z wywołaniem na pokładzie stacji, a następnie przesłanie materiału przez kanał telewizyjny podczas podejścia do Ziemi. W ten sposób, we współpracy kierowanej przez NII-380, powstał system, który obejmował aparat fotograficzny , automatyczną obróbkę filmu, środki radiowej transmisji materiału filmowego oraz naziemne środki do odbioru i rejestracji przesyłanych obrazów[1] .

Sprzęt pokładowy

Podstawową cechą tworzonych urządzeń pokładowych było to, że wymagane było zapewnienie działania wszystkich systemów w warunkach lotów kosmicznych, z uwzględnieniem zerowej grawitacji , wpływu promieni kosmicznych na kliszę fotograficzną, zmieniających się reżimów temperaturowych, a także rygorystycznych ograniczenia dotyczące wymiarów, wagi i zużycia energii przez urządzenia pokładowe. Cały sprzęt wchodzący w skład pokładowego kompleksu systemu Jenisej musiał działać wspólnie, rozpoczynając pomiar od automatycznego pomiaru ekspozycji przez 40-50 minut od momentu, gdy stacja znajdowała się na danym odcinku trajektorii i była zorientowana przez kamery na Księżyc. Po zakończeniu kręcenia film musiał zostać automatycznie przetworzony i przewinięty do kasety, a po otrzymaniu polecenia przeniesienia obrazu, wywołany film zaczęto ciągnąć przed pokładową kamerę telewizyjną z zadaną prędkością. Po raz pierwszy w technologii telewizyjnej wszystkie urządzenia pokładowe kompleksu Jenisej, z wyjątkiem samej lampy katodowej , zostały wykonane w całości na urządzeniach półprzewodnikowych , z wykorzystaniem drukowanego okablowania . Masa całego zestawu pokładowego sprzętu telewizyjnego „Jenisej” wynosiła 24 kg [2] .

Obrazy zewnętrzne
Aparat AFA-E1 . Rostec . Data zabiegu: 3 czerwca 2021 r.
Kompleks wyposażenia pokładowego „Jenisej” // Telesputnik: magazyn. - 1996r. - marzec ( nr 3 (5) ).

Aparat fotograficzny AFA-E1 dla systemu Jenisej został opracowany i wykonany w Krasnogorskich Zakładach Mechanicznych . Aparat miał 40 klatek z filmu aperturowego 35 mm i miał dwa obiektywy: jeden o ogniskowej 200 mm i przesłonie f/5,6, drugi o ogniskowej 500 mm i przesłonie f/9,5. Strzelanie odbywało się w dwóch kadrach z dwoma obiektywami jednocześnie. Obiektyw o ogniskowej 200 mm powinien dawać obraz tarczy księżyca w całym kadrze, przy ogniskowej 500 mm - części tarczy o najlepszej rozdzielczości. Osobnym problemem, który musieli rozwiązać twórcy, była ochrona filmu przed skutkami promieniowania kosmicznego [7] [8] .

Technologia obróbki filmu na pokładzie stacji kosmicznej oraz urządzenia wywołujące i utrwalające powstały w Instytucie Filmu i Fotografii . Dwie wersje procesu zostały uznane - klasyczne „dwa-rozwiązanie” z oddzielnym rozwoju i utrwalania , który daje najlepszą jakość obrazu, a „jedno-rozwiązanie”, szybszy i bardziej ekonomiczny, w którym oba procesy odbyły się jednocześnie [9 ] . Pod naciskiem specjalistów NII-380 wybrano opcję „pojedynczego rozwiązania”. Część fotograficzna została zaprojektowana z myślą o zastosowaniu filmu „typ 17” na podłożu lavsan , wyprodukowanego przez przedsiębiorstwo SzostkaSvema ”. Według wspomnień PF Bratslavets, zamiast tego, bez porozumienia z kierownictwem, wykonano film lotniczy z balonu rozpoznawczego NATO zestrzelonego nad terytorium ZSRR, chociaż jakiekolwiek użycie obcych komponentów w technologii kosmicznej było surowo zabronione [ 10] . Stworzenie rozwijającego się kompleksu wymagało dużej ilości badań naukowych i działań projektowych. Główne trudności w jego tworzeniu wynikały z konieczności zapewnienia pracy w warunkach nieważkości i zwiększonych wibracji, ograniczeń objętości roztworu (nie więcej niż 1 litr), obliczonych wahań temperatury do 15 stopni (w praktyce temperatura zmiany okazały się znacznie większe, standardowy proces wymagał stabilności lepszej niż 0,5 stopnia), brak możliwości suszenia folii po obróbce. Znaki testowe nałożono wcześniej na folię, aby kontrolować jakość powstałego obrazu. Część znaków pojawiła się na Ziemi, część – na pokładzie stacji [11] .

Do zeskanowania przechwyconego obrazu wykorzystano kamerę z wiązką podróżną [12] , której rozdzielczość wynosiła około 1000 linii [7] [13] [comm. 1] . NII-380 rozwijał także system Jenisej-3, który wykorzystuje vidicon do fotografowania i rejestruje obraz na taśmie magnetycznej, ale jego tworzenie nie zostało ukończone przed uruchomieniem stacji. Później rozwój ten stał się podstawą do stworzenia systemów telewizyjnych dla satelitów „ Meteor[14] .

Sprzęt telewizyjny miał zapewniać transmisję sygnału przez wąskopasmowe łącze radiowe stacji kosmicznej, opracowane na NII-885, a także wykorzystywane do przesyłania informacji telemetrycznych i pomiarów trajektorii. Podyktowało to potrzebę zawężenia pasma przesyłanego sygnału wideo do 400 Hz . Praca w tak wąskim paśmie umożliwiła również uzyskanie maksymalnego możliwego stosunku sygnału do szumu w sygnale odbieranym przez naziemne urządzenia radiowe [15] . Standardowe rozwiązania stosowane w przekazie telewizyjnym nie nadawały się do transmisji wąskopasmowej, ale niemożliwe było zainstalowanie na pokładzie sprzętu do transmisji oddzielnego kanału telewizyjnego ze względu na ścisłe ograniczenia wagowe i energetyczne. PF Bratslavets zaproponował zastosowanie techniki „ telewizji małoobrazkowej ”, której zasady zostały zaproponowane przez SI Kataeva w 1934 r. Do transmisji obrazów za pośrednictwem kanałów komunikacyjnych na falach krótkich . Taki system ma bardzo niską szybkość transmisji, ale może pracować w wąskim paśmie częstotliwości i ma wysoką odporność na zakłócenia. Dla systemu Jenisej wybrano dwa tryby pracy [16] :

- „szybko”, z transmisją jednej klatki na 10 sekund w czasie, gdy stacja znajduje się w bliskiej odległości od Ziemi ( 40 00050 000 km) i poziom sygnału odbieranego przez stacje naziemne będzie odpowiednio wysoki,
- „slow”, z transmisją jednej klatki w ciągu 30 minut, dla warunków słabego sygnału ze stacji i wysokiego poziomu zakłóceń.
" Jeśli ludzkość przez tysiąclecia nie mogła spojrzeć na przeciwną stronę księżyca, to może poczekać pół godziny.
PF Bratslavets [10]
"

Sprzęt naziemny

Obrazy zewnętrzne
Półkompletny zestaw kompleksu odbiorczego Jenisej-I . NIKFI . Data zabiegu: 1 czerwca 2021 r.
Kompleks „Jenisej-II” z FRU . NIKFI . Data zabiegu: 1 czerwca 2021 r.

Kompleksy naziemne do odbioru obrazów ze stacji Luna-3 powstały w dwóch wersjach. Kompleks „Jenisej-I” miał odbierać w trybie „szybkim”, a „Jenisej-II” w trybie „wolnym”, ale pozwalał również na odbiór w trybie „szybkim” [14] . Aby zapewnić niezawodność, wszystkie kompleksy naziemne zawierały dwa identyczne zestawy sprzętu („półzestaw”) działające jednocześnie. Kompleksy zbudowano zarówno w wersji stacjonarnej, jak i w samochodzie, znajdującym się w KUNG . Głównym punktem odbioru był krymski NIP-16 , duplikatem był Kamczatka NIP-6 . Zmontowane i debugowane kompleksy stacjonarne zostały dostarczone do NII-885, a następnie do OKB-1 w celu połączenia z radiolinią dowodzenia i statkiem kosmicznym. Kompleksy samochodowe o własnych siłach trafiały do ​​krymskiego NIP, a stacjonarne na Kamczatkę rozbierane samolotem i tam instalowane, montowane i debugowane [15] .

W krymskim NIP w kompleksie „Jenisej-I” do rejestracji uzyskanego obrazu użyto aparatu fotograficznego (FRU), który wykonał obraz kamery z wiązką podróżną na kliszy 35 mm i „Jenisej-II” , oprócz FRU, został wyposażony w urządzenie sterujące wideo na skiatronie , środki do rejestracji sygnału wideo na taśmie magnetycznej i drukowania na papierze elektrochemicznym. W NIP Kamczatka obraz był wyświetlany na ekranie urządzenia sterującego wideo zbudowanego na lampach elektronopromieniowych z długą poświatą i rejestrowany przez aparaty fotograficzne na kliszy [6] . Rozważano możliwość przechwytywania obrazu w technologii fototelegraficznej , jednak na etapie prac rozwojowych została ona odrzucona ze względu na możliwą zmianę parametrów sygnału telewizyjnego i konieczność szybkiego dostosowania synchronizacji, co jest niemożliwe dla aparatu fototelegraficznego [2]. ] .

Wykonanie programu

Obrazy zewnętrzne
Obraz strona Księżyca, stacja nadawcza „Luna 3” (pol.) ... NASA . Data zabiegu: 31 maja 2021.

7 października 1959 r. stacja Luna-3 dotarła w rejon Księżyca. Za pomocą systemu orientacji „Czajka”, opracowanego w OKB-1 przez zespół BV Raushenbach , po raz pierwszy w technologii kosmicznej przeprowadzono orientację statku kosmicznego w kosmosie. Po obróceniu stacji obiektywami systemu fototelewizji, na księżyc poleciało polecenie rozpoczęcia fotografowania. Trajektorię lotu i czas fotografowania obliczono w taki sposób, aby na zdjęciach zarejestrowano nie tylko tylną stronę Księżyca, ale także pewną jego część widoczną z Ziemi, tak aby analizując zdjęcia można było "związać" obserwowane po raz pierwszy obiekty na powierzchni Księżyca z już sławnymi. Filmowanie odbywało się zgodnie z poleceniami urządzenia programowego wchodzącego w skład kompleksu „Jenisej” przez 40 minut. Odległość stacji od środka Księżyca mieściła się w przedziale 65 200 - 68 400 km [6] . Podczas sesji zdjęciowej uchwycono około połowy powierzchni Księżyca, dwie trzecie kadrów przypadało na dalszą stronę Księżyca, a jedna trzecia na strefę marginalną, widoczną z Ziemi [9] . Wykonano 29 klatek, po których migawka aparatu nie powiodła się [17] .

Po otrzymaniu przez stacje naziemne informacji za pośrednictwem kanału telemetrycznego o zakończeniu wywoływania filmu i odbiorze obrazu świata zainstalowanego przed kamerą telewizyjną, postanowiono włączyć napęd taśmowy. Z odległości około 470 000 km krymski NIP w trybie „powolnym” otrzymał obraz klatki testowej odciśniętej na Ziemi na filmie, transmitowany przez statek kosmiczny. Ze względu na dużą odległość stosunek sygnału do szumu był odpowiednio niski, jakość obrazu również była niska, ale potwierdzono podstawową funkcjonalność systemu. W kolejnych sesjach komunikacyjnych, w miarę zbliżania się stacji do Ziemi, poprawiła się jakość obrazu odbieranego przez NIP Krymu i Kamczatki. Odbiór zdjęć z „Luny-3” odbywał się codziennie do 18 października 1959 r. [przyp. 2] . 18 października, gdy stacja znajdowała się w odległości około 50 000 km od Ziemi, włączono tryb „szybkiej” transmisji. Według wspomnień uczestników, jakość przesyłanych obrazów okazała się wyższa niż w trybie „slow”. Wszystkie przesłane obrazy zostały zarejestrowane na kliszy za pomocą urządzeń do rejestracji zdjęć. Ta sesja komunikacyjna okazała się ostatnią, stacja opuściła strefę widoczności punktów naziemnych, a po wyjściu z cienia w wyznaczonym czasie nie było możliwe odebranie jej sygnałów, prawdopodobnie z powodu awarii nadajnika pokładowego lub zasilanie [15] .

Kopie pierwszych fotografii uzyskanych w trybie „slow” przez kompleksy Jeniseju-II krymskiego NIP zostały wysłane do Akademii Nauk i po ich opracowaniu i pewnym retuszu ukazały się w prasie. Все плёнки с фоторегистрирующих устройств комплексов «Енисей-I» и «Енисей-II» были переданы в Пулковскую обсерваторию для изучения и стали первичными документами для составления «Атласа обратной стороны Луны» и первой в мире «Карты обратной стороны Луны», которая была составлена и издана в СССР [18] . Съемка фоторегистрирующими устройствами оказалась единственным способом получить полутоновые изображения приемлемого качества. Воспроизведение записей на магнитной ленте не всегда удавалось, и, в конечном итоге, всё равно требовало пересъёмки изображений на фото- или киноплёнку для дальнейшего использования, а прямая печать на электрохимической бумаге, как и попытки фотографировать экраны видеоконтрольных устройств, давали слишком низкое качество и разборчивость изображения [15] [19] .

« Я пристроился рядом с Богуславским у аппарата открытой записи на электрохимической бумаге. С приемного пункта докладывали:
— Дальность — пятьдесят тысяч. Сигнал устойчивый. Есть приём!
Дали команду на воспроизведение изображения. Опять ответственность лежит на ФТУ. На бумаге строчка за строчкой появляется серое изображение. Круг, на котором различить подробности можно при достаточно большом воображении. Королёв не выдержал и ворвался к нам в тесную комнатку.
— Ну что там у вас?
— У нас получилось, что Луна круглая, — сказал я.
Б.Е. Черток [20]
»

Развитие программы

Программа «Луны-3» включала фотографирование примерно двух третей обратной стороны Луны. Многие области остались неохваченными. Планировалось продолжение программы на следующих автоматических станциях, получивших индекс «Е-2Ф» (впоследствии изменён на «Е-3»). Было изготовлено две станции «Е-3», укомплектованных бортовыми комплексами «Енисей» с усовершенствованными камерами. Для приёма изображений должны были использоваться антенны АДУ-1000 комплекса «Плутон», строительство которого завершалось на крымском НИП-16. Использование новых антенн существенно улучшало энергетику радиолинии и позволило бы получить более высокое качество изображения. Запуск станции «Е-3» № 1 состоялся 15 апреля 1960 года. Из-за преждевременного выключения двигателя третьей ступени ракеты Восток-Л аппарат не вышел на расчётную траекторию и оказался на орбите с апогеем около 200 000 км. В мае 1960 года станция «Е-3» № 1 прекратила существование, войдя в плотные слои атмосферы. 16 апреля 1960 года была запущена станция «Е-3» № 2. Через секунду после старта «пакет» первой ступени ракеты-носителя развалился, ракета упала рядом со стартом. В этих двух запусках были утрачены все готовые бортовые комплекты «Енисея». На этом проект «Е-3» был закрыт, его камеры были сочтены слишком сложными и ненадёжными[5] [21] . Следующая съемка обратной стороны Луны была проведена в июле 1965 года с высоты около 10 000 км межпланетной станцией « Зонд-3 », имевшей радиолинию нового поколения и новую фототелевизионную систему, позволившие передать снимки высокого качества. Фотографии, сделанные «Луной-3» и «Зондом-3» были использованы Государственным астрономическим институтом им. П. К. Штернберга для создания «Атласа обратной стороны Луны» с каталогом, содержащим описания около 4000 впервые обнаруженных объектов [22] .

Примечания

Комментарии

  1. В других источниках — до 1500 строк при 1000 элементах в строке[5] .
  2. По воспоминаниям разработчика комплекса «Енисей-II» и участника событий В.А. Ефимова. По другому источнику [17] до 18 октября 1959 года ни одного изображения приемлемого качества получить не удалось.

Источники

  1. 1 2 Теория и практика космического телевидения, 2017 , История вниитовского космического телевидения – философия в примерах, с. 42—46.
  2. 1 2 3 В.А. Ефимов. Об истории, начале и порядке разработки первых ТВ-комплексов космического телевидения (рус.) // Телевидение:прошлое, настоящее, будущее. Материалы седьмых научных чтений памяти А. С. Попова : сборник. — СПб. : Центральный музей связи имени А. С. Попова , 2014. — С. 83—91 .
  3. А. Первушин, 2011 , Блок «Е» и РУПы.
  4. Д. Москвитин. Из истории создания космического телевидения . РГАНТД . Дата обращения: 29 мая 2021. Архивировано 1 мая 2021 года.
  5. 1 2 3 А. Первушин, 2011 , Обратная сторона Луны.
  6. 1 2 3 В.Ефимов. Как были получены первые фотографии обратной стороны Луны (рус.) // Новости космонавтики : журнал. — 2000. — № 10 .
  7. 1 2 Luna3 (англ.) . NASA Space Science Data Coordinated Archive . Дата обращения: 3 июня 2021. Архивировано 4 июня 2021 года.
  8. В объективе – Земля: о космической фототехнике КМЗ . Ростех . Дата обращения: 31 мая 2021. Архивировано 2 июня 2021 года.
  9. 1 2 Как фотографировалась невидимая сторона Луны . НИКФИ . Дата обращения: 31 мая 2021. Архивировано 2 июня 2021 года.
  10. 1 2 История космического телевидения, 2009 , И.Б. Лисочкин «Вот будет смеху, если эта штука сработает...», интервью с П. Ф. Брацлавцем , с. 21—28.
  11. А.П. Стрельникова. О съёмке обратной стороны Луны с помощью межпланетной космической станции Луна-3 (рус.) // Мир техники кино : журнал. — ИПП КУНА, 2006. — № 2 . — С. 36—40 .
  12. Камера с бегущим лучом / Н. Г. Дерюгин // Конда — Кун. — М. : Советская энциклопедия, 1973. — ( Большая советская энциклопедия : [в 30 т.] / гл. ред. А. М. Прохоров ; 1969—1978, т. 13).
  13. Секреты фотографии обратной стороны Луны . Популярная механика . Дата обращения: 1 июня 2021. Архивировано 2 июня 2021 года.
  14. 1 2 История космического телевидения, 2009 , Ю.П. Лагутин «Енисей -3» – классический образец аппаратуры космических телевизионных информационных комплексов, с. 114—115.
  15. 1 2 3 4 История космического телевидения, 2009 , В.А. Ефимов День рождения космического телевидения, с. 128—136.
  16. Петр Брацлавец: создатель космического телевидения . Ростех . Дата обращения: 30 мая 2021. Архивировано 14 мая 2021 года.
  17. 1 2 Маров М. Я., Хантресс У. Т., 2013 , с. 115—117.
  18. Родионова Ж. Ф., Шевченко В. В. Первое фотографирование обратной стороны Луны . МГУ ГАИШ . Дата обращения: 18 августа 2021. Архивировано 18 августа 2021 года.
  19. В.А. Ефимов.День рождения космического телевидения (рус.) // Телеспутник : журнал. — 1996. — Март ( № 3(5) ).
  20. Б.Е. Черток . Полёт на Кошку // Ракеты и люди. Книга 2. Фили-Подлипки-Тюратам. . — М. : Машиностроение , 1999. — ISBN 5-217-02935-8 .
  21. Маров М. Я., Хантресс У. Т., 2013 , с. 111—112, 114, 116.
  22. В.П. Глушко . Штурм космоса ракетными системами // Развитие ракетостроения и космонавтики в СССР . — М. : Машиностроение , 1987.

Литература