Тази статия е кандидат за добри статии

Енисей (система за космически снимки и телевизия)

От Уикипедия, свободната енциклопедия
Отидете на навигация Отидете на търсене
Изображение на далечната страна на Луната, получено от системата Енисей

"Енисей" е фото - телевизионна система, с помощта на която за първи път са получени изображения на далечната страна на Луната. Създаден във Всесъюзния научноизследователски институт по телевизията (НИИ-380) по инициатива на С. П. Королев . Системата "Енисей" е инсталирана на борда на AMC " Луна-3 " за обикаляне около Луната през октомври 1959 г. Заснемането е извършено на фотографски филм , чиято проява е организирана на борда на станцията. Предаването на заснетите кадри беше извършено с помощта на телевизионна система с ниски кадри , когато станцията се върна на Земята, изображението беше получено от специално създадено оборудване, инсталирано в точките за измерване, които контролираха полета на станцията.

История на създаването

От 1956 г., дори преди изстрелването на първия спътник , във Всесъюзния научноизследователски институт по телевизията (NII-380), по инициатива на С. П. Королев , започва научноизследователска и развойна работа по създаването на телевизионно оборудване за бъдещи космически полети . През есента на 1957 г., след изстрелването на втория спътник , С. П. Королев и първият зам. Председател на Ленинградския икономически съвет С. А. Афанасиев (по-късно - министър на общото машиностроене на СССР ). НИИ-380 получи задачата да създаде телевизионно оборудване, което трябваше да предава изображение на невидимата страна на Луната. Работата трябваше да се извърши в сътрудничество с институти и фабрики, работещи по оптични, фотографски и радиотехнически теми, като главната организация по темата, която получи код „Енисей“, беше назначена НИИ-380. В същото време институтът работи по темата „ Селигер “, чиято цел е да предаде движещо се изображение на опитно животно, чието изстрелване е планирано върху прототип на пилотиран космически кораб[1] . IL Valik бе назначен за ръководител на двете теми, и PF Bratslavets , който по-късно стана главния дизайнер на "Селигър", бе назначен за негов заместник. Ю. П. Лагутин става водещ инженер по темата на Енисей [2] .

През януари 1958 г. М. В. Келдиш изпраща писмо до С. П. Королев с предложения за започване на изследване на Луната . Първата стъпка беше ракетата да удари видимата повърхност на луната с телеметрия, записваща нейното движение. Създадените по тази програма станции получиха обозначението "E-1" в ОКБ-1 . Първият космически кораб, достигнал до Луната, е станцията E-1A, известна като Луна-2[3] . Като следваща стъпка беше предложено облитане на Луната със снимане на обратната й страна и предаване на получените изображения на Земята с помощта на телевизионно оборудване при приближаване до Земята [4] . Програмата за облитане на Луната със заснемане на обратната й страна е наречена Е-2 и се осъществява по време на полета на станция Луна-3 . Избраната схема за облитане на Луната включваше гравитационен асистент , който променя траекторията на станцията по такъв начин, че при завръщане на Земята тя ще бъде над Северното полукълбо, където са разположени съветските наблюдателни пунктове . Такава полетна схема направи възможно пускането на станцията само на строго определени дати, което определя времето за нейното създаване[5] . Изстрелването е насрочено за 4 октомври 1959 г. До лятото на 1959 г. е произведен необходимия брой комплекти както от бордово, така и от наземно оборудване „Енисей“ [6] .

Описание на системата

Схема на FTU "Енисей"

Системата Енисей е трябвало да прави снимки на далечната страна на Луната от височина около 65 000 км по време на полета си в елиптична орбита с апогей 460 000 км и да предава полученото изображение на наземните станции по време на сближаване със Земята. Беше невъзможно да се предаде полученото изображение в реално време, тъй като луната пречеше на преминаването на радиосигнала. Освен това енергийните характеристики на радиовръзката не осигуряват предаване на телевизионни изображения от лунни разстояния. Единственият начин да „запомните“ изображението за последващо предаване по време на комуникационната сесия беше да го фиксирате на филм с проявяване на борда на станцията и след това да предадете кадрите по телевизионния канал по време на приближаването до Земята. Така в сътрудничеството, ръководено от НИИ-380, беше създадена система, включваща фотографска камера , оборудване за автоматична обработка на филми, средство за предаване на кадри по радиоканал и наземни средства за приемане и записване на предавани изображения[1] .

Бордово оборудване

Основната характеристика на създадените бордови съоръжения беше, че се изискваше да се осигури работата на всички системи в условия на космически полет, като се вземат предвид нулевата гравитация , ефекта на космическите лъчи върху фотографския филм, променящите се температурни режими, както и строги ограничения. относно размерите, теглото и консумацията на енергия на бордовото оборудване. Цялото оборудване, включено в бордовия комплекс на системата Енисей, трябваше да работи съвместно, като започва снимането с автоматично измерване на експозицията за 40-50 минути от момента, в който станцията се намира на даден участък от траекторията и се ориентира от камери към луна. След прекратяване на заснемането филмът трябваше да бъде автоматично обработен и навит обратно в касетата и след получаване на командата за прехвърляне на изображението, проявеният филм започна да се изтегля пред бордовата телевизионна камера с определена скорост. За първи път в телевизионните технологии цялото бордово оборудване на комплекса Енисей, с изключение на самата електронно-лъчева тръба , беше направено изцяло на полупроводникови устройства , използвайки печатно окабеляване . Масата на целия комплект бордово телевизионно оборудване "Енисей" е 24 кг [2] .

Външни изображения
Камера AFA-E1 . Ростех . Дата на лечение: 3 юни 2021 г.
Комплекс бордово оборудване "Енисей" // Телеспутник: сп.. - 1996. - март ( No 3 (5) ).

Фотоапаратът AFA-E1 за системата Енисей е разработен и създаден в Красногорския механичен завод . Камерата съдържа 40 кадъра филм с 35 мм отвор и има два обектива: единият с фокусно разстояние 200 мм и съотношение на блендата f/5.6, другият с фокусно разстояние 500 мм и съотношение на блендата f/9.5. Заснемането е извършено в два кадъра с два обектива едновременно. Обектив с фокусно разстояние 200 мм трябва да осигури изображение на лунния диск в целия кадър, с фокусно разстояние 500 мм - частта от диска с най-добра разделителна способност. Отделен проблем, който трябваше да бъде решен от създателите, беше защитата на филма от въздействието на космическата радиация [7] [8] .

Технологията за обработка на филма на борда на космическата станция и оборудването за проявяване и фиксиране са създадени в Научноизследователския институт за кино и фото . Бяха разгледани две версии на процеса - класическата "дву-решение" с отделно развитие и фиксиране , което дава най-добро качество на изображението, и "единично решение", по-бързо и по-икономично, при което и двата процеса протичат едновременно [9 ] . По настояване на специалисти от НИИ-380 беше избран вариантът "единично решение". Фотографските част е предназначена за използване на "Тип 17" филм на лавсан основа, произведена от Shostka предприятие " Svema ". Според спомените на П. Ф. Брацлавец, вместо него, без съгласието на ръководството, е използван филм за въздушна фотография, снет от разузнавателен балон на НАТО, свален над територията на СССР, въпреки че всяко използване на чужди компоненти в космическите технологии е било строго забранено [10] . Развитието на развиващ се комплекс изисква голямо количество изследвания и разработки. Основните трудности при създаването му възникнаха поради необходимостта да се осигури работа в условия на безтегловност и повишени вибрации, ограничения върху обема на разтвора (не повече от 1 литър), изчислени температурни колебания до 15 градуса (на практика температурни промени се оказа много по-висок, стандартният процес изисква стабилност, по-добра от 0,5 градуса), невъзможността за изсушаване на филма след обработка. Тестовите марки бяха поставени върху филма предварително, за да се контролира качеството на полученото изображение. Някои от знаците се появиха на Земята, другата част - на борда на гарата [11] .

За сканиране на заснетото изображение беше използвана камера с движещи се лъчи [12] , чиято резолюция беше приблизително 1000 реда [7] [13] [comm. 1] . НИИ-380 разработваше и системата Енисей-3, която използва видикон за снимане и записва изображението на магнитна лента, но създаването й не беше завършено до момента на пускането на станцията. По-късно тази разработка послужи като основа за създаването на телевизионни системи за спътници " Метеор " [14] .

Телевизионното оборудване е трябвало да осигурява предаване на сигнал през теснолентовата радиовръзка на космическата станция, разработена в NII-885 и също така използвана за предаване на телеметрична информация и измервания на траекторията. Това диктува необходимостта от стесняване на честотната лента на предавания видео сигнал до 400 Hz . Работата в такава тясна лента също така позволи да се получи максимално възможно съотношение сигнал/шум в сигнала, получен от наземното радио оборудване [15] . Стандартните решения, използвани в телевизионното излъчване, не бяха подходящи за теснолентово предаване, но беше невъзможно да се инсталира оборудване на борда за предаване на отделен телевизионен канал поради строги ограничения за тегло и енергия. П. Ф. Брацлавец предлага да се използва техниката на „ телевизията с малки кадри “, чиито принципи са предложени от С. И. Катаев през 1934 г. за предаване на изображения по късовълнови комуникационни канали. Такава система има много ниска скорост на предаване, но може да работи в тясна честотна лента и има висока устойчивост на шум. За системата Енисей бяха избрани два режима на работа [16] :

- "бързо", с предаване на един кадър на 10 секунди през времето, когато станцията ще бъде на разстояние близко до Земята ( 40 000 - 50 000 km) и нивото на сигнала, приеман от земните станции, ще бъде достатъчно високо,
- "бавен", с предаване на един кадър за 30 минути, при условия на слаб сигнал от станцията и високо ниво на смущения.
" Ако човечеството в продължение на хиляди години не можеше да погледне към противоположната страна на Луната, тогава половин час може да изчака.
ПФ Брацлавец [10]
"

Наземно оборудване

Външни изображения
Полукомплектен комплект на приемния комплекс Енисей-I . НИКФИ . Дата на лечение: 1 юни 2021 г.
Комплекс "Енисей-II" с FRU . НИКФИ . Дата на лечение: 1 юни 2021 г.

Наземни комплекси за получаване на изображения от станция Луна-3 са създадени в два варианта. Комплексът „Енисей-I“ е бил предназначен за приемане в „бърз“ режим, а „Енисей-II“ в „бавен“ режим, но е позволявал да приема и „бърз“ режим [14] . За да се гарантира надеждност, всички наземни комплекси включват два еднакви комплекта оборудване („полукомплект“), работещи едновременно. Комплексите са построени както в стационарен вариант, така и в автомобил, разположен в KUNG . Основният приемен пункт беше Кримският NIP-16 , дубликатът беше NIP-6 на Камчатка. Сглобените и отстранени стационарни комплекси бяха доставени в НИИ-885 и впоследствие в ОКБ-1 за взаимодействие с командна радиовръзка и космически кораб. Автомобилните комплекси на собствена мощност отидоха в Кримския НИП, а стационарните комплекси бяха доставени до Камчатка, разглобени със самолет и инсталирани, сглобени и отстранени там [15] .

В Кримския NIP в комплекса "Енисей-I" беше използвано фотозаписващо устройство (FRU) за запис на полученото изображение, което направи изображението на камера с движещ се лъч върху 35-милиметров филм , и "Енисей-II" , в допълнение към FRU, беше оборудван с устройство за видеоконтрол на скиатрон , средство за запис на видеосигнал върху магнитна лента и печат върху електрохимична хартия. В НИП Камчатка изображението се извеждаше на екрана на устройство за видеоконтрол, изградено върху електронно-лъчеви тръби с дълго послесвечение и се записва от фотографски устройства на филм [6] . Обмислена беше опцията за заснемане на изображението с помощта на фототелеграфна технология, но тя беше отхвърлена на етапа на разработка поради възможна промяна в параметрите на телевизионния сигнал и необходимостта от бързо регулиране на синхронизацията, което е невъзможно за фототелеграфен апарат [2 ] .

Изпълнение на програмата

Външни изображения
Изображение страната на Луната, предавателната станция "Луна 3" (англ.) ... НАСА . Дата на лечение: 31 май 2021 г.

На 7 октомври 1959 г. станция Луна-3 достига района на Луната. С помощта на системата за контрол на ориентацията "Чайка", разработена в ОКБ-1 от екипа на Б. В. Раушенбах , за първи път в космическите технологии е осъществено ориентирането на космически кораб в космоса. След завъртане на станцията с обективите на фото-телевизионната система последва команда към луната да започне да прави снимки. Траекторията на полета и времето за снимане са изчислени по такъв начин, че не само обратната страна на Луната, но и част от нейната част, видима от Земята, е записана на снимките, така че при анализиране на изображенията да е възможно да се „свърже“ наблюдаваните за първи път обекти от лунната повърхност към вече известните. Заснемането е извършено според командите на софтуерното устройство, включено в комплекса "Енисей" в продължение на 40 минути. В този случай разстоянието от станцията до центъра на Луната е в рамките на 65 200 - 68 400 km [6] . По време на сесията за снимане е заснета около половината от повърхността на Луната, две трети от кадрите са попаднали от далечната страна на Луната, а една трета – в маргиналната зона, видима от Земята [9] . Бяха направени 29 кадъра, след което затворът на камерата се провали [17] .

След получаване на телеметрична информация от наземните станции по канала за края на проявяването на филма и получаване на изображение, поставено пред светове на телевизионна камера, беше решено да се включи лентово устройство. От разстояние около 470 000 км Кримският NIP в режим „бавен“ получи изображение на тестов кадър, отпечатан на Земята върху филма, предадено от космически кораб. Поради голямото разстояние съотношението сигнал/шум беше ниско и съответно качеството на изображението също беше ниско, но основната работоспособност на системата беше потвърдена. В следващите комуникационни сесии, когато станцията се приближи до Земята, качеството на изображението, получено от НИП на Крим и Камчатка, се подобри. Получаването на изображения от "Луна-3" се извършваше ежедневно до 18 октомври 1959 г. [comm. 2] . На 18 октомври, когато станцията се намираше на разстояние около 50 000 км от Земята, режимът на „бързо“ предаване беше включен. Според спомените на участниците качеството на предаваните изображения се оказало по-високо, отколкото в режим "бавен". Всички прехвърлени изображения бяха заснети на филм от устройства за запис на снимки. Тази комуникационна сесия се оказа последната, станцията напусна зоната на видимост на наземните точки и след като напусна сянката в определеното време, не беше възможно да се получат нейните сигнали, вероятно поради повреда на бордовия предавател или захранване [15] .

Копия от първите няколко снимки, получени в режим „бавен“ от комплексите Енисей-II на Кримския НИП, бяха изпратени в Академията на науките и след тяхната обработка и известно ретуширане се появиха в пресата. 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