Ця стаття є кандидатом у добрі статті

Єнісей (космічна фототелевізійна система)

Матеріал з Вікіпедії – вільної енциклопедії
Перейти до навігації Перейти до пошуку
Зображення зворотного боку Місяця, отримане системою Єнісей

"Єнісей" - фототелевізійна система, за допомогою якої вперше було отримано зображення зворотного боку Місяця. Створена у Всесоюзному науково-дослідному інституті телебачення (НДІ-380) з ініціативи С. П. Корольова . Система «Єнісей» була встановлена ​​на борту АМС « Місяць-3 », що облетіла Місяць у жовтні 1959 року. Зйомка велася на фотоплівку , прояв якої була організована на борту станції. Передача відзнятих кадрів здійснювалася з допомогою малокадрової телевізійної системи при поверненні станції Землі, зображення приймалося спеціально створеної апаратурою, встановленої вимірювальних пунктах , управлявших польотом станції.

Історія створення

З 1956 року, ще до запуску першого супутника , у Всесоюзному НДІ телебачення (НДІ-380) з ініціативи С. П. Корольова почалися дослідження та опрацювання створення телевізійної апаратури для майбутніх космічних польотів. Восени 1957 року, після запуску другого супутника , відбувся візит до НДІ-380 С. П. Корольова та першого заступника. голови Ленінградського Раднаргоспу С. А. Афанасьєва (згодом - міністр загального машинобудування СРСР ). Перед НДІ-380 було поставлено завдання створення телеапаратури, яка мала передати зображення невидимої сторони Місяця. Робота повинна була виконуватися в кооперації з інститутами та заводами, що працюють за оптичною, фотографічною та радіотехнічною тематиками, головною організацією на тему, що отримала шифр «Єнісей», призначався НДІ-380. Одночасно в інституті йшла робота за темою « Селігер », метою якої була передача зображення піддослідної тварини, що рухається, запуск якого планувався на прототипі пілотованого корабля[1] . Керівником обох тем був призначений І. Л. Валік , а його заступником - П. Ф. Брацлавець , який згодом став головним конструктором «Селігера». Провідним інженером на тему «Єнісей» став Ю. П. Лагутін [2] .

У січні 1958 р. М. В. Келдиш направив С. П. Королеву лист із пропозиціями щодо початку досліджень Місяця . Першим кроком пропонувалося потрапити ракету у видиму поверхню Місяця з реєстрацією телеметричною апаратурою її руху. Станції , що створюються за цією програмою, отримали в ОКБ-1 позначення "Е-1". Першим космічним апаратом , що досяг Місяця стала станція «Е-1А», відома як « Місяць-2 »[3] . Як наступний крок пропонувався обліт Місяця з фотографуванням його зворотного боку та передачею отриманих знімків на Землю за допомогою телевізійної апаратури при зближенні із Землею [4] . Програма обльоту Місяця з фотографуванням його зворотного боку отримала назву Е-2 і була здійснена під час польоту станції « Місяць-3 ». Вибрана схема обльоту Місяця включала гравітаційний маневр , що змінював траєкторію станції таким чином, щоб при поверненні до Землі вона опинилася над Північною півкулею, де були розташовані радянські пункти спостереження . Така схема польоту уможливлювала запуск станції лише у строго певні дати, що визначило терміни її створення[5] . Запуск було призначено на 4 жовтня 1959 року. До літа 1959 року було виготовлено необхідну кількість комплектів як бортової, так і наземної апаратури Єнісей [6] .

Опис системи

Схема роботи ФТУ «Єнісей»

Система «Єнісей» повинна була здійснити зйомку зворотного боку Місяця з висоти близько 65 000 км при її обльоті еліптичною орбітою з апогеєм 460 000 км і передачу отриманого зображення на наземні станції під час зближення із Землею. Передати зображення в реальному часі було неможливо, оскільки Місяць перешкоджав проходженню радіосигналу. Крім того, енергетичні характеристики радіолінії не забезпечували передачі телевізійного зображення з місячних відстаней. Єдиним способом «запам'ятати» зображення для подальшої передачі під час сеансу зв'язку було зафіксувати його на фотоплівку із проявкою на борту станції і потім передати відзнятий матеріал телевізійним каналом під час зближення із Землею. Таким чином, в очолюваній НДІ-380 кооперації створювалася система, що включала фотографічну камеру , засоби автоматичної обробки плівки, засоби передачі знятого матеріалу по радіоканалу і наземні засоби для прийому і запису зображень, що передаються[1] .

Бортова апаратура

Принципова особливість створюваних бортових засобів полягала в тому, що потрібно забезпечити роботу всіх систем в умовах космічного польоту, з урахуванням невагомості , впливу на фотоплівку космічних променів , змінних температурних режимів, а також жорстких обмежень за габаритами, масою та енергоспоживанням бортового апарату. Уся апаратура, що входить до бортового комплексу системи «Єнісей», повинна була працювати узгоджено, розпочавши зйомку з автоматичним вимірюванням експозиції протягом 40-50 хвилин з моменту, коли станція опиниться на заданій ділянці траєкторії і буде орієнтована камерами до Місяця. Після припинення зйомки плівка повинна була автоматично оброблятися та перемотуватися в касету, а після отримання команди на передачу зображення починалася протяжка виявленої плівки перед бортовою телекамерою із заданою швидкістю. Вперше в телевізійній техніці вся бортова апаратура комплексу «Єнісей», крім власне електронно-променевої трубки , була виконана повністю на напівпровідникових приладах з використанням друкованого монтажу . Маса всього комплекту бортової ТВ-апаратури Єнісей склала 24 кг [2] .

Зовнішні зображення
Камера АФА-Е1 . Ростех . Дата звернення: 3 червня 2021 року.
Бортовий комплекс апаратури «Єнісей» // Телесупутник: журнал. - 1996. - Березень ( № 3 (5) ).

Фотографічна камера АФА-Е1 для системи «Єнісей» була розроблена та створена на Красногірському механічному заводі . Камера вміщала 40 кадрів 35-мм перфорованої плівки і мала два об'єктиви: один з фокусною відстанню 200 мм ісвітлосилою f/5.6, другий з фокусною 500 мм і світлосилою f/9.5. Зйомка проводилася на два кадри двома об'єктивами одночасно. Об'єктив з фокусною відстанню 200 мм повинен давати зображення диска Місяця на весь кадр, з фокусною 500 мм — частиною диска з найкращою роздільною здатністю. Окремою проблемою, яку довелося вирішувати творцям, був захист плівки від дії космічної радіації [7] [8] .

Технологія обробки плівки на борту космічної станції та проявочно-фіксуюча апаратура створювалися в Науково-дослідному кінофотоінституті . Розглядалися два варіанти процесу — класичний «дворозчинний» з роздільним проявом і фіксуванням , що дає кращу якість зображення, і «однорозчинний», швидший та економніший, у якому обидва процеси відбувалися одночасно [9] . На вимогу фахівців НДІ-380 було обрано «однорозчинний» варіант. Фотографічна частина була розрахована на застосування плівки «тип 17» на основі лавсанової , що випускалася шосткінським підприємством « Свема ». За спогадами П. Ф. Брацлавця, замість неї, без узгодження з керівництвом, була використана плівка для аерофотозйомки, взята зі збитої над територією СРСР розвідувальної повітряної кулі НАТО , хоча будь-яке використання іноземних комплектуючих у космічній техніці було суворо заборонено [10] . Створення проявного комплексу зажадало великого обсягу наукових досліджень та конструкторської діяльності. Основні складнощі при його створенні виникали через необхідність забезпечити роботу в умовах невагомості та підвищених вібрацій, обмеження на об'єм розчину (не більше 1 літра), розрахункових коливань температури до 15 градусів (на практиці зміни температури виявилися набагато вищими, стандартний процес вимагав стабільності краще 0,5 градуси), неможливості сушіння плівки після обробки. На фотоплівку заздалегідь наносилися випробувальні знаки, призначені контролю якості отриманого зображення. Частина знаків виявлялася ще Землі, інша частина — на борту станції [11] .

Для сканування відзнятого зображення використовувалася камера променя, що біжить [12] , роздільна здатність якої становила приблизно 1000 рядків [7] [13] [комм. 1] . У НДІ-380 йшла також розробка системи «Єнісей-3», що використовує для зйомки відікон і записує зображення на магнітну стрічку, але її створення не було завершено на час запуску станції. Пізніше ця розробка послужила основою створення телевізійних систем супутників « Метеор » [14] .

Телевізійна апаратура повинна була забезпечити передачу сигналу через вузькосмугову радіолінію космічної станції, розроблену в НДІ-885 і використовувану для передачі телеметричної інформації і траєкторних вимірювань. Це продиктувало необхідність звуження смуги частот відеосигналу до 400 Гц . Робота в такій вузькій смузі дозволила отримати також максимально можливе відношення сигнал/шум в сигналі, що приймається наземними радіозасобами [15] . Стандартні рішення, які застосовуються в телевізійному мовленні, не підходили для вузькосмугової передачі, встановити ж на борту обладнання для передачі окремого телевізійного каналу було неможливо через жорсткі вагові та енергетичні обмеження. П. Ф. Брацлавець запропонував використовувати техніку « малокадрового телебачення », принципи якого були запропоновані С. І. Катаєвим в 1934 для передачі зображень по каналах короткохвильового зв'язку . Така система має дуже низьку швидкість передачі, але може працювати у вузькій смузі частот і має високу стійкість до перешкод. Для системи «Єнісей» було обрано два режими роботи [16] :

- "швидкий", з передачею одного кадру за 10 секунд під час, коли станція буде знаходитися на близькій до Землі відстані ( 40 000 - 50 000 км) і рівень сигналу, що приймається земними станціями, буде досить високим,
- "повільний", з передачею одного кадру за 30 хвилин, для умов слабкого сигналу від станції та високого рівня перешкод.
« Якщо людство протягом тисячоліть не могло подивитись на зворотний бік Місяця, то півгодини можна й зачекати.
П. Ф. Брацлавець [10]
»

Наземна апаратура

Зовнішні зображення
Напівкомплект приймального комплексу "Єнісей-I" . НІКФІ . Дата звернення: 1 червня 2021 року.
Комплекс "Єнісей-II" з ФРУ . НІКФІ . Дата звернення: 1 червня 2021 року.

Наземні комплекси прийому зображень зі станції «Місяць-3» створювалися у двох випадках. Комплекс "Єнісей-I" призначався для прийому в "швидкому" режимі, а "Єнісей-II" у "повільному", але дозволяв приймати також і "швидкий" режим [14] . Для забезпечення надійності всі наземні комплекси включали два одночасно працюючі ідентичні набори апаратури («напівкомплекту»). Комплекси були побудовані як у стаціонарному виконанні, так і в автомобільному, що розміщується у КУНГах . Основним пунктом прийому був визначений кримський НІП-16 , дублюючим - Камчатський НІП-6 . Зібрані та налагоджені стаціонарні комплекси були поставлені в НДІ-885 та згодом до ОКБ-1 для поєднання з командною радіолінією та космічним апаратом. Автомобільні комплекси своїм ходом вирушили на кримський НДП, а на Камчатку стаціонарні комплекси були доставлені в розібраному вигляді літаком і там встановлені, змонтовані та налагоджені [15] .

На кримському НДП в комплексі «Єнісей-I» для запису отриманого зображення використовувався фотореєструючий пристрій (ФРУ), що знімав зображення камери променя, що біжить на 35-мм кіноплівку , а «Єнісей-II» крім ФРУ був оснащений відеоконтрольним пристроєм на скіатроні , засобами запису відео на магнітну стрічку та друку на електрохімічному папері. На камчатському НІП зображення виводилося на екран відеоконтрольного пристрою, побудованого на електронно-променевих трубках з тривалим післясвітленням і записувалося фотореєструючими пристроями на кіноплівку [6] . Розглядався варіант фіксації зображення за допомогою фототелеграфної технології, але його відкинули на етапі розробки через можливу зміну параметрів телевізійного сигналу і необхідність оперативного підстроювання синхронізації, неможливої ​​для фототелеграфного апарату [2] .

Виконання програми

Зовнішні зображення
Зображення зворотного боку Місяця, передані станцією «Місяць-3» (англ.) . NASA . Дата звернення: 31 травня 2021 року.

7 жовтня 1959 року станція «Місяць-3» досягла району Місяця. За допомогою системи системи орієнтації «Чайка», розробленої в ОКБ-1 колективом Б. В. Раушенбаха , вперше у космічній техніці було проведено орієнтацію космічного апарату у просторі. Після розвороту станції об'єктивами фототелевізійної системи до Місяця була команда на початок фотографування. Траєкторія польоту і час зйомки були розраховані таким чином, щоб на фотографіях була зафіксована не тільки зворотна сторона Місяця, але й деяка її частина, видима з Землі, для того, щоб при аналізі зображень було можливо «прив'язати» об'єкти місячної поверхні, що вперше спостерігаються, до вже відомим. Зйомка проводилася за командами програмного пристрою, що входив до складу комплексу «Єнісей», протягом 40 хвилин. Відстань від станції до центру Місяця при цьому була в межах 65200 - 68400 км [6] . Під час сеансу фотографування було знято приблизно половину поверхні Місяця, дві третини кадрів припали на зворотний бік Місяця, третина — на крайову зону, видиму із Землі [9] . Було відзнято 29 кадрів, після чого затвор камери відмовив [17] .

Після отримання наземними пунктами по каналу телеметрії інформації про закінчення проявлення плівки та прийому зображення встановленої перед телекамерою світи було прийнято рішення про включення стрічкопротяжного пристрою. З відстані близько 470 000 км кримським НІП у «повільному» режимі було отримано зображення вдрукованого Землі на плівку тестового кадру, передане космічним апаратом. Через велику відстань відношення сигнал/шум було низьким, відповідно, низьким було і якість зображення, але принципова працездатність системи була підтверджена. У наступних сеансах зв'язку, з наближенням станції до Землі, якість зображення, що приймається кримським і камчатським НІПами поліпшувалося. Прийом зображення з Місяця-3 проводився щодня до 18 жовтня 1959 [комм. 2] . 18 жовтня, коли станція знаходилася на відстані близько 50 000 км від Землі, було включено режим «швидкої» передачі. За спогадами учасників, якість зображень, що передаються, виявилася вищою, ніж у «повільному» режимі. Усі передані зображення були зафіксовані на плівку фотореєструючими пристроями. Цей сеанс зв'язку виявився останнім, станція пішла із зони видимості наземних пунктів, а після виходу з тіні в призначений час прийняти її сигнали не вдалося, ймовірно через відмову бортового передавача або електроживлення [15] .

Копії вже перших кількох знімків, отриманих у «повільному» режимі комплексами «Єнісей-II» кримського НДП були направлені в Академію Наук і після їх опрацювання і деякої ретуші з'явилися в пресі. Усі плівки з фотореєструючих пристроїв комплексів «Єнісей-I» та «Єнісей-II» були передані до Пулківської обсерваторії для вивчення та стали первинними документами для складання «Атласу зворотного боку Місяця» та першої у світі «Карти зворотної сторони Місяця», яка була складена і видана СРСР [18] . Зйомка фотореєструючих пристроїв виявилася єдиним способом отримати напівтонові зображення прийнятної якості. Відтворення записів на магнітній стрічці не завжди вдавалося, і, зрештою, все одно вимагало перезйомки зображень на фото-або кіноплівку для подальшого використання, а прямий друк на електрохімічному папері, як і спроби фотографувати екрани відеоконтрольних пристроїв, давали надто низьку якість та розбірливість зображення [15] [19] .

« Я примостився поруч із Богуславським біля апарату відкритого запису на електрохімічному папері. З приймального пункту доповідали:
- Дальність - п'ятдесят тисяч. Сигнал стійкий. Є прийом!
Дали команду для відтворення зображення. Знову відповідальність лежить ФТУ. На папері рядок за рядком з'являється сіре зображення. Коло, на якому розрізнити подробиці можна за досить великої уяви. Корольов не витримав і увірвався до нас у тісну кімнатку.
— Ну, що там у вас?
— У нас вийшло, що Місяць круглий, — сказав я.
Б.Є. Чорток [20]
»

Розвиток програми

Програма «Місяця-3» включала фотографування приблизно двох третин зворотного боку Місяця. Багато областей залишилися неохопленими. Планувалося продовження програми на наступних автоматичних станціях, які отримали індекс "Е-2Ф" (згодом змінено на "Е-3"). Було виготовлено дві станції «Е-3», укомплектовані бортовими комплексами «Єнісей» із вдосконаленими камерами. Для прийому зображень мали використовуватися антени АДУ-1000 комплексу «Плутон», будівництво якого завершувалося на кримському НІП-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] .

Примітки

Коментарі

  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.

Джерела

  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 звернення: 1 червня 2021 року. Архівовано 2 червня 2021 року.
  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.

Література