Из истории создания космического телевидения

«Космическое телевидение[1] – уникальное явление цивилизации, имеющее огромное значение и для техники, обслуживающей потребности глобальной информатизации, и для самосознания человечества. История космического телевидения – неотъемлемая часть истории нашей страны и человеческой цивилизации в целом». «Космическое телевидение – это и мощный инструмент познания, и предмет нашей законной национальной гордости, это – слава России». А.А. Умбиталиев, директор НИИ телевидения с 2004 г., доктор технических наук. (История космического телевидения в воспоминаниях ветеранов. Издание НИИ Телевидения. – СПб.: НИИТ, 2009, с. 3, 5).

«Облет автоматической межпланетной станцией Луны и Земли! Фотографирование обратной стороны Луны с борта этой космической лаборатории с расстояния в 65 тысяч километров! Передача изображений на Землю из глубин космоса! Каждое из этих достижений – беспримерный научный подвиг!» – так было отмечено событие октября 1959 г. в газете «Правда» от 27.10.1959 г.

4 октября 1959 г. впервые в мире ракетой-носителем «Восток-Л» был произведен запуск автоматической межпланетной станции «Луна-3» с фототелевизионной аппаратурой «Енисей» на борту с целью фотографирования обратной стороны Луны и передачи полученных изображений на Землю. Траектория облета Луны проходила на расстоянии 6200 км от нее.

Предлагаемая публикация документов фонда Межведомственного научно-технического совета по космическим исследованиям (МНТС по КИ) Академии наук СССР (фонд № 213) посвящена истории создания космического телевидения и его становления на первом этапе в процессе исследования и изучения Луны (1959–1966).

Межведомственный научно-технический совет по космическим исследованиям (МНТС по КИ) Академии наук СССР был создан постановление ЦК КПСС и Совета Министров СССР от 10 декабря 1959 г. как совещательный орган, представляющий свои рекомендации по научным исследованиям в космосе в Президиум АН СССР и Комиссию Президиума Совета Министров СССР по военно-промышленным вопросам.

Публикация представлена отложившимися в фонде документами организаций, принимавших участие в разработке первого телевизионного оборудования для космических исследований Луны в 1959–1966 гг. В ее состав вошли материалы: «Отчета по радиотехнической обработке первых фотографий обратной стороны Луны НИИ-885^[2]», 1960 г.; эскизного проекта «Разработка телевизионной аппаратуры для передачи изображения с поверхности Луны». Шифр «Волга» Всесоюзного научно-исследовательского института № 380 (ВНИИТ)^[3], 1966 г.; Отчета «Автоматический космический аппарат для мягкой посадки на Луну (Объект Е-6)» Опытно – конструкторского бюро № 1 (ОКБ-1)^[4], 1966 г.

Задача публикации – показать, как создавалось, развивалось и совершенствовалось космическое телевидение на первом его этапе, какие задачи решались учеными в этот период в области разработки телевизионной аппаратуры для автоматических межпланетных станций, какую роль играло космическое телевидение в исследовании Луны, а также познакомить читателя с результатами работы первой телевизионной установки на борту АМС «Луна-3» и «Луны-9», впервые совершившей мягкую посадку на Луну и осуществившей ее фотографирование.

Луна – ближайшее к Земле небесное тело, являющееся единственным ее спутником. Луна – самый загадочный объект Солнечной системы.

Обращение Луны вокруг Земли и вращение вокруг собственной оси синхронизировано, поэтому мы всегда видим одну ее сторону. Движется Луна вокруг Земли неравномерно – то отдаляясь, то приближаясь к ней. Она не излучает свет, а только отражает его.

С древних времен Луна привлекала внимание человека, ей поклонялись, как божеству, считали Богиней. В античном мире ее называли Селеной^[5], Дианой, ей воздвигали статуи, строили храмы, пели гимны, поэты посвящали ей свои стихи.

О полетах на Луну люди мечтали еще до начала космической эры. Когда было установлено, что Луна всегда обращена к Земле одной стороной, интерес о том, что же там, на невидимой стороне, не покидал людей.

Первые исследования Луны велись еще во II веке до нашей эры Гиппархом^[6], попытавшимся описать ее движение, размеры и расстояние от Луны до Земли.

В древние времена жители Земли наблюдали смену фаз Луны, вычисляли время обращения ее вокруг Земли с такой точностью, что в наши дни ученые вооруженные сверхсовременными приборами, поправили эту величину всего лишь на 0,4 секунды. Первоначально единственным методом изучения Луны был только визуальный метод.

Изобретение Галилео Галилеем^[7] первого телескопа в 1609 году позволило добиться значительных результатов в наблюдении и исследовании Луны при помощи оптических приборов. Он первым сделал подробное описание лунной поверхности и в 1610 г. положил начало телескопическим наблюдениям. Использование телескопа давало возможность различать более мелкие детали рельефа Луны. Так, были обнаружены горы и кратеры на Луне.

Итальянский астроном Джованни Баттиста Риччоли^[8], изучавший Луну, в 1651 г. составил первые лунные карты, в которых присвоенные им имена лунным морям и кратерам используются и в наше время.

В конце XIX века начались фотографические наблюдения Луны. В 1896–1910 был издан Большой атлас Луны французскими астрономами М. Леви и П. Пьюзе по фотографиям, полученным на Парижской обсерватории.

В дальнейшем издание атласов продолжалось на основе фотографий, полученных на крупных телескопах разных астрономических обсерваторий.

В 1949 г. советский ученый А.В. Хабаков^[9] разделил Лунные образования на несколько последовательных возрастных комплексов. Дальнейшее развитие такого подхода позволило к концу 60-ых годов составить среднемасштабные геологические карты на значительную часть поверхности Луны.

Исследования Луны с использованием космических аппаратов начались только в 1950-х гг.

Полет АМС «Луна-3» в 1959 г. явился началом развития космического телевидения и началом нового этапа исследования Луны и окололунного пространства. Этап становления космического телевидения охватывал период 1956–1966 гг.

После успешных запусков искусственных спутников Земли в январе 1958 г. М.В. Келдыш^[10] направил С.П. Королеву^[11] письмо с предложением решения проблем подготовки ракеты для запуска в сторону Луны с целью начала ее исследования в двух направлениях:

• попадание ракеты на видимую поверхность Луны с регистрацией телеметрической аппаратурой ее движения;

• облет Луны с фотографированием ее обратной стороны и передачей изображений на Землю с использованием телевизионной аппаратуры при сближении ракеты с Землей.

Б.Е. Черток^[12] в своей книге «Ракеты люди» пишет, что фотографирование обратной стороны Луны являлось главной целью полета АМС «Луна-3» и было несоизмеримо более сложной задачей.

Первая съемка обратной стороны Луны стала выдающимся событием в истории космонавтики, имевшим большое научное и политическое значение. Были заложены основы нового научно-технического направления – космического телевидения, без которого в дальнейшем не обошлись многие крупные космические проекты.

Впервые в мире в космос была выведена информационная (телевизионная) машина-комплекс «Енисей». Благодаря телевидению впервые жители Земли смогли увидеть обратную сторону Луны.

Телевизионная аппаратура «Енисей», была разработана и изготовлена ВНИИ-380 (Всесоюзный научно-исследовательский институт телевидения) в Ленинграде с участием ряда других научных и промышленных предприятий.

В 1956 г. ВНИИ-380 получил первое задание на разработку технических средств космического телевидения в двух направлениях: пилотируемом и непилотируемом и в 1957 г. приступил к его исполнению.

Одновременно создавались два комплекса аппаратуры космического телевидения:

• «Енисей» – предназначался для получения телевизионных снимков поверхности обратной стороны Луны;

• «Селигер» – комплекс, который должен был обеспечить возможность наблюдения на экранах видеоконтрольных устройств (ВКУ – мониторов), а также регистрацию на кинопленке телевизионного изображения обитателей кабины космического корабля.

Сейчас трудно представить космический корабль без телевизионной аппаратуры.

Фотографирование Луны стало возможно только на впервые созданном космическом аппарате, управляемом автономно и по командам с Земли.

На АМС «Луна-3» располагались: радиотехническая система приема с Земли радиокоманд управления бортовой аппаратурой и передачи на Землю телеметрической, телевизионной и научной информации, система ориентации для фотографирования Луны, фототелевизионная система, комплекс научной аппаратуры, автоматическая система терморегулирования и система энергопитания.

Макет советской автоматической межпланетной станции «Луна-3». РГАНТД. Арх. № 0-5875. Макет советской автоматической межпланетной станции «Луна-3». РГАНТД. Арх. № 0-5875.

Макет советской автоматической межпланетной станции «Луна-3». РГАНТД. Арх. № 0-5877. Макет советской автоматической межпланетной станции «Луна-3». РГАНТД. Арх. № 0-5877.

Для выполнения поставленной перед АМС «Луна-3» задачи фотографирования невидимой с Земли обратной стороны Луны нужна была система, которая позволила бы космическому объекту сохранять строго определенное положение относительно Земли и других небесных тел. Для этого объектив фотоаппарата нужно было зафиксировать в определенном направлении. Станция же должна была продолжать свой полет по заданной ей с Земли траектории.

Станция «Луна-3» – явилась первым космическим аппаратом, для которого была разработана такая система – система ориентации в космическом пространстве. До этого искусственные спутники летали вокруг Земли, по орбитам, «подчиняясь законам небесной механики и медленно вращаясь вокруг своего центра масс неопределенным образом. Первым шагом было здесь прекращение этого неопределенного вращения и замена его целенаправленным путем наведением осей космического аппарата на небесные ориентиры» (РГАНТД. Ф. 326. Оп. 2. Ед. хр. 35. Л. 8). Система создавалась, когда еще не было подобного опыта управления в космосе.

Исследования проблем управления движением космических аппаратов было начато еще в 1954 г. группой разработчиков, возглавляемой Б.В. Раушенбахом^[13].

Коллективом ученых была разработана теория управления ориентацией космических аппаратов, в которой в четкой форме математических выражений описаны принципы управления положением корпуса аппарата в космическом пространстве, коррекции траектории его движения и гравитационных маневров.

Впервые было реализовано управление положением космического аппарата в межпланетном пространстве с помощью автономной системы ориентации «Чайка», созданной к 1958 году лабораторией Б.В. Раушенбаха.

Примененная на АМС «Луна-3» система ориентации состояла из двух групп оптических датчиков (солнечных и лунного), гироскопических датчиков угловых скоростей, логического блока и системы реактивных двигателей, работавших на сжатом азоте, т. е. содержала все основные элементы систем ориентации.

Управление этой системой, как и фотоаппаратурой, телевизионными и другими устройствами осуществлялось как по командной радиолинии, так и от бортовой автоматики, содержавшей программно-временные устройства. Это была первая система активной ориентации космического аппарата, которая в дальнейшем легла в основу множества систем управления межпланетными и пилотируемыми космическими кораблями.

При достижении заданного района Луны АМС с помощью системы ориентации поворачивалась таким образом, чтобы объективы фотоаппарата были направлены на невидимую с Земли обратную сторону Луны. При этом система управления обязана была стабилизировать АС, вовремя включить ФТУ и по истечении 40-50 минут его выключить.

Система ориентации осуществляла непрерывное наведение станции на обратную сторону Луны в течение всего времени фотографирования.

На больших высотах (почти полмиллиона километров от земной поверхности) проводилось не только фотографирование обратной стороны Луны, но и в автоматическом режиме осуществлялась обработка пленки.

Б.Е. Черток, являясь участником разработки этого проекта, так вспоминал об этом: «...Надо честно признаться, что мы сами мало верили в успех такого необычного предприятия. Ну, облететь Луну еще можно, но чтобы при этом сфотографировать ее обратную сторону и передать изображение при той ненадежности аппаратуры, с которой мы имели дело – это уж слишком фантастично.

Задача осложнялась еще и тем, что непросто было сориентировать объект на Луну, а главное – нужно было из фотоаппарата там, в космосе, каким-то образом вытащить пленку, проявить ее и потом запустить в систему для передачи изображения на Землю. Все это казалось нереальным» (Из выступления Б.Е. Чертока в Центральном Доме авиации и космонавтики, опубликованного в газете «Квант» № 9 (20 октября) 1999 г. История космического телевидения в воспоминаниях ветеранов. – Издание НИИ Телевидения. – СПб: НИИТ, 2009, с. 6).

Вслед за системой стабилизации и ориентации, разработанной в НИИ-1 отделом Б.В. Раушенбаха, наибольшие хлопоты доставляло фототелевизионное устройство «Енисей», которое все именовали «банно-прачечным трестом». (РГАНТД. Ф. 36. Оп. 3. Д. 29. Л. 10).

Фототелевизионное устройство (ФТУ) «Енисей», установленное на автоматической станции, представляло собой саморегулирующую фототелевизионную аппаратуру. Это была первая космическая информационная машина, выполняющая функции телескопа, вынесенного туда, где еще нельзя было оказаться человеку.

В комплект бортовой аппаратуры комплекса «Енисей», установленного на АМС «Луна – 3», входили: фототелевизионная камера, которая могла работать в двух режимах: "медленном" и "быстром", и два типа приемной аппаратуры: для "быстрого" режима (при подлете к Земле на достаточно близкое расстояние – 40-50 тыс. км) и для "медленного" (когда АМС находилась на больших расстояниях от Земли).

Радиолиния, входящая в комплект телевизионной аппаратуры «Енисей», была разработана для целей проведения траекторных измерений и передачи телеметрической информации. В состав радиолинии, в свою очередь, входили передатчик, передающая антенна и приемник с приемной антенной.

Аппаратура «Енисей» явилась первой космической фототелевизионной системой, работавшей в автоматическом режиме, в которой имели место все процессы, свойственные системам этого рода: съемка на фотопленку, химическая обработка (проявка с фиксацией), сушка, протяжка фотопленки, преобразование полученных на ней изображений кадров в видеосигнал с последующей подачей на радиопередатчик.

Принципиальная особенность этих процессов в ФТУ «Енисей» состояла в исполнение их в условиях космической станции с учетом таких факторов, как невесомость, возможность воздействия на фотопленку космических лучей, специфические температурные режимы, ограниченные габариты и масса аппаратуры, малое потребление электроэнергии.

Фототелевизионная система содержала фотоаппарат, устройство автоматической обработки фотопленки, лентопротяжный механизм, устройство электронного сканирования и передачи изображения, а также общие для всех телевизионных систем устройства синхронизации, электропитания, управления и контроля.

Съемка осуществлялась с автоматическим изменением экспозиции с расстояния до поверхности Луны 60-70 тыс. км одновременно в двух масштабах, объективами с фокусными расстояниями 200 и 500 мм.

Время запуска «Луны-3» было выбрано так, чтобы Солнце частично освещало видимую сторону Луны и почти всю ее обратную сторону, когда происходило фотографирование бортовыми камерами. Это было необходимо для привязки вновь открытых областей к ранее изученным.

Рисунок, показывающий положение АМ «Луна-3» в пространстве при фотографировании обратной стороны Луны. Октябрь 1959 г. РГАНТД. Арх. № 1-19591. Рисунок, показывающий положение АМ «Луна-3» в пространстве при фотографировании обратной стороны Луны. Октябрь 1959 г. РГАНТД. Арх. № 1-19591.

В таком положении станция, ориентированная на Луну в лучах Солнца, сфотографировала около 30% видимой и 70% никогда ранее не видимой сторон Луны.

Имеющаяся информация о видимой стороне Луны была использована в дальнейшем для составления карты ее невидимой стороны.

Несфотографированным остался один сегмент на обратной стороне Луны, оказавшийся вне поля зрения объективов фотокамер АМС «Луны-3».

В 1965 г. АМС «Зонд-3» с фототелевизионной системой на борту для фотографирования и передачи полученных изображений на Землю эти области были охвачены.

Процесс фотографирования начинался только при получении команды о точном наведении на Луну. По окончании операции фотографирования проявочное устройство в передающей камере осуществило автоматическую обработку экспонированной фотопленки приблизительно в течение такого же времени, как и фотографирование. Обработка фотопленки включала в себя однованный процесс проявки и фиксирования, промывку, а также сушку. После этого обработанная и перемотанная в специальную кассету фотопленка поступила в специальный накопитель для дальнейшей передачи изображения.

В дальнейшем осуществлялось преобразование негативного изображения, полученного на пленке, в электрические сигналы с использованием электронно-лучевой трубки и фотоэлектронного умножителя. Далее информация подавалась в радиолинию.

Под действием гравитационного поля Луны станция обогнула ее и вышла на траекторию возврата к Земле в северной части небосвода, что создавало благоприятные условия для работы станций слежения.

В ходе полета впервые в мире на практике была реализована идея «гравитационного маневра», т.е. изменения орбиты КА за счет использования гравитационного поля Луны, что позволило обеспечить передачу данных на радиотехнические средства слежения наземных измерительных пунктов (НИП).

Приемные комплексы изготавливались как в стационарном так и в автомобильном вариантах. Прием телевизионного сигнала с АМС осуществлялся соответствующей аппаратурой двух наземных измерительных пунктов (НИП): основного в Крыму (на базе Крымской обсерватории в Симеизе), куда были направлены автомобильные варианты приемных комплексов "Енисей-I" и "Енисей-II", и пункта на Камчатке, оборудованного в целях обеспечения абсолютной надежности приема информации.

Передача телевизионного изображения со станции на Землю велась с расстояния более 400 тыс. км с использованием системы радиосвязи, разработанной в Москве, в НИИ приборостроения.

На наземной стороне прием информации совершался несколькими устройствами приемного комплекса «Енисей»: съемкой камеры бегущего луча на кинопленку, фотографированием с экрана скиатрона^[14], записью на магнитную ленту и прямой вывод изображения на термохимическую бумагу.

Единственным удачным методом передачи явилась передача изображения на Землю аналоговым методом камерой бегущего луча.

Автоматическая межпланетная станция «Луна-3» и телевизионный комплекс «Енисей», совместно с другими средствами Командно-измерительного комплекса, обеспечили достаточно успешное выполнение поставленной задачи и позволили впервые в мире получить на Земле фотографии обратной стороны Луны невидимой с Земли.

Впервые в истории человечества это было достигнуто в результате героических усилий советских ученых, конструкторов, инженеров, техников и рабочих, создавших автоматическую межпланетную станцию.

Создание АМС «Луна-3» и результаты ее полета послужили началом новых этапов в развитии астрономии и космической технологии.

Кинопленки приемных телевизионных комплексов «Енисей-I» и «Енисей-II», были переданы для изучения в три независимые организации:

• Государственный астрономический институт АН СССР им. П.К. Штернберга (ГАИШ)^[15];

• Главную астрономическую обсерваторию в Пулкове^[16];

• Астрономическую обсерваторию Харьковского государственного университета^[17].

На основе данных, полученных в результате полета АМС «Луна-3», которая впервые сфотографировала обратную сторону Луны, в 1960 г. Государственным астрономическим институтом им. П.К. Штернберга совместно с Центральным научно-исследовательским институтом геодезии, аэрофотосъемки и картографии^[18] была составлена первая карта обратной стороны. Также был выпущен глобус Луны в масштабе 1 : 13 600 000.

По материалам фотографирования обратной стороны КА «Луна-3» и «Зонд-3» ГАИШ и Топографо-геодезической службой СССР под научным руководством Ю.Н. Липского составлена Полная карта Луны (ПКЛ) в масштабе 1 : 5 000 000 на 9 листах и глобус Луны в масштабе 1 : 10 000 000, отражающие 95% лунной поверхности и изданные в 1967 г.

С результатами полета АМС «Луна-3» знакомят представленные в публикации материалы Отчета по радиотехнической обработке первых фотографий обратной стороны Луны, проводимой в НИИ-885 с ноября 1959 г. по февраль 1960 г., с целью получения более качественных фотоснимков, знакомят с процессом передачи изображений Луны на Землю (РГАНТД. Ф. 213. Оп. 1-1. Д. 26.).

Основным материалом для научной обработки послужили фотографии, полученные из магнитофонных записей, когда передаваемые на Землю сигналы записывались на магнитную пленку.

Представленный в публикации иллюстративный материал документа позволяет представить положительные результаты проведенной радиотехнической обработки фотографий.

По инициативе Королева в декабре 1959 года Хрущев подписал постановление ЦК КПСС и Совета Министров об осуществлении мягкой посадки на Луну автоматической станции, снабженной специальной телевизионной аппаратурой и научными приборами, позволяющими понять, можно ли передвигаться по поверхности Луны. Существовала гипотеза о толстом слое пушистой пыли на Луне, в которой может утонуть любое земное сооружение. (РГАНТД. Ф. 36. Оп. 3. Д. 29. Л. 3).

Полет «Луна-3» дал лишь часть научной информации о Луне, результаты новых исследований могли быть получены только приборами, совершившими мягкую посадку на поверхность Луны. Кроме этого, требовалось уточнение карт видимой части и составление карт обратной стороны Луны с большой детальностью.

С целью расширения исследований Луны С.П. Королев решил создать автоматическую лунную станцию (АЛС), которая доставила бы на лунную поверхность аппарат, способный с помощью телевизионных средств обеспечить эффект присутствия на Луне человека.

Поэтому через несколько лет после успешного полета автоматической станции «Луна-3» начались работы по отработке мягкой посадки космического аппарата на поверхность Луны.

«Луна-9» на полигонных испытаниях. РГАНТД. Ф. 211. Оп. 17. Д. 15. Л. 236. «Луна-9» на полигонных испытаниях. РГАНТД. Ф. 211. Оп. 17. Д. 15. Л. 236.

В процессе разработки решались вопросы создания эффективных передающих и приемных устройств, бортовых и наземных антенн со следящими устройствами, командных и телеметрических каналов связи.

В связи с отсутствием сведений о свойствах лунной поверхности мягкая посадка АС на Луну (проект Е-6) являлась одной из труднейших технических проблем космонавтики и требовала тщательной и долгой отработки как на Земле при проведении испытаний, так и при полетах автоматических станций (АМС) к Луне, на которых проверялись различные системы.

Наибольший интерес представляла телевизионная информация, которая должна быть получена с автоматической лунной станции, осуществляющей всесторонние исследования на поверхности Луны.

В эскизном проекте ВНИИТ «Разработка телевизионной аппаратуры для передачи изображения с поверхности Луны». Шифр «Волга» за 1960 г. (РГАНТД. Ф. 213. Оп. 1-1. Д. 25), включенном в публикацию, рассматриваются задачи, стоявшие перед телевизионной аппаратурой автоматической лунной станции (АЛС) объекта Е-6, освещаются пути ее создания и приводятся предварительные данные о ее параметрах.

В документе подчеркивается, что важную информацию о лунной поверхности может дать, как телевизионная аппаратура, установленная на космической ракете, направленной на Луну и опускающейся на ее поверхность без торможения, так и аппаратура, установленная на десантной автоматической лунной станции.

В материалах эскизного проекта, включенных в публикацию, изложены возможности использования телевизионных методов в исследованиях поверхности Луны, проводимых автоматической лунной станцией, рассмотрены пути построения телевизионной системы автоматической лунной станции, а также основные требования, предъявляемые к телевизионной аппаратуре «Волга» объекта Е-6.

АМС «Луна-9». РГАНТД. Арх. № 1-23037-2. АМС «Луна-9». РГАНТД. Арх. № 1-23037-2.

Техническое задание, включенное в состав эскизного проекта на разработку телевизионной аппаратуры для передачи изображения с поверхности Луны – шифр «Волга», знакомит с задачами по созданию телевизионной аппаратуры для изучения поверхности Луны после высадки научной станции на ее поверхность.

Пуски Е-6, осуществленные в 1963–1965 гг., позволили отработать систему выведения объекта Е-6 на траекторию к Луне. Новый этап в исследовании Луны с широким использованием телевизионных средств был начат 31 января 1966 г. стартом в 14 ч 41 мин 37 с четырехступенчатой PH «Молния-М» с ЛКА «Луна-9».

Автоматическая станция “Луна-9” была создана по проекту Е-6, разработанному ОКБ-1 под руководством С.П. Королева. Доработка и изготовление осуществлялось в дальнейшем Машиностроительным заводом имени С.А. Лавочкина^[19].

Прилунение АМС «Луна-9» состоялось 3 февраля в 21 ч 45 мин 30 сек в западном районе Океана Бурь в районе кратеров Рейнер и Марий, в точке с координатами 78° с.ш. и 64° 32' з.д. На Луну были доставлены вымпелы с надписью «Союз Советских Социалистических Республик. Январь 1966» и Государственным гербом Советского Союза.

С космическим аппаратом было проведено 7 сеансов радиосвязи общей продолжительностью свыше 8 ч для передачи научной информации. Телевизионные изображения поверхности Луны передавались при различных условиях освещенности.

В материалах отчета ОКБ-1 «Автоматический космический аппарат для мягкой посадки на Луну (Объект Е-6)» за 1960 г. (РГАНТД. Ф. 213. Оп. 1-1. Д. 86), включенных в публикацию, освещены задачи объекта Е-6, рассмотрены возможности построения телевизионной системы автоматической лунной станции и сформулированы основные требования к ней.

Кроме этого, в публикации дан материал о компоновке и конструкции объекта: рассмотрены вопросы посадочных устройств с применение баллонов – амортизаторов, обеспечивших мягкую посадку станции на Луне.

РГАНТД. Ф. 213. Оп. 1-1. Д. 86. Л. 23. РГАНТД. Ф. 213. Оп. 1-1. Д. 86. Л. 23.

РГАНТД. Ф. 213. Оп. 1-1. Д. 86. Л. 79. РГАНТД. Ф. 213. Оп. 1-1. Д. 86. Л. 79.

РГАНТД. Ф. 213. Оп. 1-1. Д. 86. Л. 86. РГАНТД. Ф. 213. Оп. 1-1. Д. 86. Л. 86.

АМС «Луна-9» состояла из спускаемого аппарата массой около 100 кг, предназначенного для работы на поверхности Луны, отсеков с аппаратурой систем управления, астроориентации, радиосистем и двигательной установки для коррекции и торможения перед посадкой. Общая масса АМС после отделения от разгонной ступени ракеты-носителя составила 1583 кг.

В аппарате Е-6 предусматривалась система радиоконтроля траектории, система астронавигации, бортовая аппаратура управления, которые в нужное время по команде с Земли могли включать КТДУ – корректирующую тормозную двигательную установку для исправления траектории.

Система посадки была разработана таким образом, что при любом грунте (будь то твердая скальная поверхность или рыхлый дисперсный грунт) обеспечивалось надежное прилунение станции.

В состав спускаемого аппарата входил герметичный приборный отсек, в котором были размещены телевизионная аппаратура, аппаратура радиосвязи, программно-временное устройство, научная аппаратура, системы энергопитания и терморегулирования. Приборный отсек был оснащен амортизаторами (надувные баллоны), антеннами и другим оборудованием. На станции были установлены амортизаторы – резиновые баллоны, которые надувались перед посадкой станции и смягчали удар в момент соприкосновения ее с поверхностью Луны.

Особенностью станции являлся предусмотренный конструкцией наклон на некоторый угол. Основание станции и механизм ее лепестков были сделаны так, что при их открытии ось станции, а с ней и ось телевизионной камеры на достаточно ровной горизонтальной поверхности были наклонены примерно на 16° к местной вертикали. Это обеспечивало попадание в поле зрения камеры одного из близлежащих участков лунной поверхности и создавало благоприятные условия для передачи высококачественного, хорошо дешифрируемого изображения микрорельефа с минимального расстояния от камеры.

РГАНТД. Ф. 213. Оп. 1-1. Д. 86. Л. 68. РГАНТД. Ф. 213. Оп. 1-1. Д. 86. Л. 68.

РГАНТД. Ф. 211. Оп. 1-1. Д. 70. Л. 1. РГАНТД. Ф. 211. Оп. 1-1. Д. 70. Л. 1.

В 22 час 00 мин 15 c начался первый в истории космонавтики сеанс фототелепередачи с другого небесного тела – поверхности Луны. Оптико-механическая телевизионная камера (телефотометр) Я-198, разработанная в 1963 г. НИИАП (НИИ-885) под руководством конструктора A.C. Селиванова, передавала уникальные панорамные изображения лунной поверхности.

Это были первые в истории мировой космонавтики сеансы радиосвязи с аппаратом, работающим на поверхности Луны.

Лунная панорама как объект телевизионной передачи отличалась рядом особенностей, которые необходимо было учитывать при разработке камеры:

• характерной чертой лунного ландшафта является его неподвижность;

• условия освещенности на Луне были хорошо известны, так как при отсутствии атмосферы падающий поток солнечного света достигает лунной поверхности без поглощения.

На АМС «Луна-9» было установлено телевизионное устройство Я-198, разработки НИИ-885, которое давало большую четкость изображения и имело меньший вес, меньшие габариты и потребление чем камера «Волга».

Телевизионная камера «Луны-9» представляла собой оптико-механическое сканирующее устройство, близкое по своей конструкции к приборам механического телевидения или фототелеграфии.

Используемая оптико-механическая система наиболее соответствовала требованиям к весу, габаритам, потреблению энергии и надежности работы, которые были предъявлены к приборам АЛС.

Выбор оптико-механической системы для передачи изображения с поверхности Луны был произведен после тщательного анализа и сравнительных испытаний различных систем передачи изображения.

Передача изображения в этой камере производится с помощью устройства, состоящего из зеркала, кулачка и объектива. При этом зеркало совершает два движения: качание по вертикали (строчная развертка) и медленное вращение в горизонтальной плоскости – кадровая панорамная развертка.

В связи с тем, что условия работы камеры на поверхности Луны трудно определить заранее с достаточной полнотой, а также учитывая ограниченные энергетические возможности АЛС, необходимо было обеспечить гибкое оперативное управление камерой. С этой целью была предусмотрена работа камеры в различных режимах, задаваемых по командам с Земли, что позволяло управлять прибором, просматривая наиболее интересные места изображения при минимальной потере времени.

Радиосигналы станции «Луна-9» принимались специальным центром космической связи, где из них выделялся сигнал изображения, который записывался на фотопленке и магнитной ленте. Запись на фотопленке в виде изображения панорамы производилась на фототелеграфных аппаратах барабанного типа.

Специальные устройства обеспечивали синхронную и синфазную работу наземной регистрирующей аппаратуры и телевизионной камеры АЛС «Луны-9».

Огромная освещенность (до 150 тыс. лк) при малоконтрастных изображениях лунной поверхности потребовала введения специальной автоматической регулировки чувствительности (АРЧ).

Для получения пространственной панорамической засечки на АЛС "Луна-9" были установлены три двугранных зеркала.

Три панорамы лунной поверхности, снятые АЛС «Луна-9». 25.02.1966 г. РГАНТД. Арх. № 1-20072. Три панорамы лунной поверхности, снятые АЛС «Луна-9». 25.02.1966 г. РГАНТД. Арх. № 1-20072.

Ограниченные участки местности просматривались телекамерой дважды – непосредственно и после отражения в зеркалах.

После мягкой посадки станция «Луна-9» работала в течение 75 часов и дала семь сеансов связи. «Луна-9» передала на Землю телевизионную панораму лунного ландшафта на месте посадки, произвела измерения интенсивности радиации, обусловленной воздействием космических лучей и излучением лунного грунта. На изображениях, сделанных с высоты около 1 м, были видны мелкие детали рельефа размером до 1 мм.

Панорамы лунной поверхности, полученные при различных высотах Солнца над горизонтом, позволили оценить внешнее строение грунта, определить размеры и форму впадин и камней, их распределение.

Согласно намеченной программе при помощи двугранных зеркал впервые были сняты и приняты стереоскопические изображения достаточно мелких образований лунного ландшафта.

По изображениям было видно, что выбранный вертикальный угол обзора близок к оптимальному. Он дает необходимое представление об общей структуре ландшафта и обеспечивает получение высококачественного, хорошо дешифрируемого изображения, на котором опознаются детали микрорельефа, измеряемые миллиметрами.

В результате успешного полета АМС была подтверждена «метеорно-шлаковая» теория строения наружного покрова Луны, выдвинутая В.В. Шароновым^[20] и Н.Н. Сытинской^[21].

По результатам полета «Луны-9» зарегистрированы приоритетные научно-технические достижения станции:

• мягкая посадка автоматической станции на поверхность Луны;

• передача первой в мире круговой фотопанорамы лунной поверхности в районе посадки станции;

• проведение научных исследований и измерений с помощью автоматического космического аппарата непосредственно на поверхности Луны.

Одним из основных результатов полета АМС «Луна-9» является первая в мире мягкая посадка космического аппарата на поверхность Луны и передача на Землю первых телепанорам лунной поверхности. В период работы станции было определено расположение внешнего радиационного пояса вокруг Земли, а также установлено, что Луна не имеет заметного магнитного поля и лунных радиационных поясов.

Авторами отчета в успешном осуществлении проекта отмечена большая заслуга Главного конструктора Сергея Павловича Королева, который вложил много труда в создание станции на всех этапах: от начальных идей до летных испытаний и осуществления посадки на Луну.

В целом документы, включенные в публикацию, дают представление об основных этапах становления космического телевидения. Это были только первые шаги в этом направлении. В дальнейшем космическое телевидение получило широкое развитие.

Ознакомление с первыми фотографиями обратной стороны Луны, полученными средствами комического телевидения, позволили ученым сделать важные выводы об особенностях ее поверхности. Научные разработки, осуществленные по полученным результатам, свидетельствовали о достижениях советской науки, которая внесла неоценимый вклад в мировую науку.

В Музее телевидения ФГУП «НИИТ» в Санкт-Петербурге, организованном в 1977 г. как музей истории Всесоюзного научно-исследовательского института телевидения, хранятся материалы, связанные с рождением и развитием космического, подводного, медицинского, промышленного телевидения. В фондах музея в хронологической последовательности отражены этапы развития различных направлений телевизионной техники в нашей стране. В постоянно действующей экспозиции представлены уникальные образцы телевизионной техники, создание которых имело огромное значение. Среди них бортовая космическая телевизионная аппаратура «Енисей» – точный двойник той, с помощью которой в 1959 г. впервые в мировой практике было получено изображение обратной стороны Луны; телевизионные камеры, которые сопровождали в полете Юрия Гагарина, Германа Титова; телевизионная аппаратура для обеспечения полетов современных космических кораблей и станций, в том числе советского «челнока» – космического корабля «Буран» и др.

При подготовке публикации использованы документы личного фонда Я.К. Голованова – научного обозревателя, специального корреспондента, члена редколлегии газеты «Комсомольская правда», популяризатора космонавтики, члена Союза писателей и Союза журналистов (фонд № 211); личного фонда Б.Е. Чертока – ученого в области систем управления РКТ, соратника С.П. Королева (с 1945), академика РАН (фонд № 36), личного фонда Б.Н. Кантемирова – специалиста в области проектирования и испытаний ракетно-космической техники (фонд № 326), а также ресурсы: информация из публикуемых документов; энциклопедические издания и словари; интернет-ресурсы.

Для иллюстраций публикации использованы фотоматериал представленных документов, а также фотодокументы РГАНТД.

Текст публикуемых документов приведен в соответствие с современными правилами орфографии и пунктуации.

С полным текстом документов, фрагменты из которых были представлены в публикации, можно ознакомиться в читальном зале РГАНТД.

Информация о работе читального зала: http://rgantd.ru/chitalnyi-zal.shtml.

 

---

№ 1

Из «Отчета по радиотехнической обработке
первых фотографий обратной стороны Луны в НИИ-885»
(работа проводилась с ноября 1959 г. по февраль 1960 г.)

Успешный запуск третьей космической ракеты позволил получить ценные данные для изучения поверхности Луны. Особый интерес представляло получение фотоизображений обратной стороны Луны, которая была недоступна для наблюдений с Земли.

Автоматическая межпланетная станция имела на своем борту специальную аппаратуру, предназначенную для фотографирования поверхности Луны и передачи этих фотографий на Землю. Сигналы изображения были переданы и записаны на Земле на магнитную пленку. Запись этих сигналов позволила путем многократного воспроизведения и выбора наиболее оптимального режима работы всех звеньев демодуляционной аппаратуры получить более качественные фотоснимки обратной стороны Луны.

<…>

Первые фотографии обратной стороны Луны были получены фотоаппаратом, снабженным двумя объективами с относительными отверстиями 1:9,5 и 1:5,6 и фокусными расстояниями 500 и 200 миллиметров. В фотоаппаратуре применялась специальная 35-миллиметровая пленка.

При съемке различных кадров устанавливались различные экспозиции для того, чтобы учесть неопределенность условий съемки и возможные отклонения в чувствительности фотоматериалов.

Смена экспозиций, также как и весь процесс съемки и обработки пленки, производились автоматически по заданной программе. Одновременно производилась съемка двух кадров обоими объективами.

Объектив с фокусным расстоянием 200 мм давал мелкомасштабные снимки (кадры с нечетными номерами), а объектив с фокусным расстоянием 500 мм – крупномасштабные снимки (кадры с четными номерами).

При передаче снимков Луны на Землю негативные изображения на фотопленке преобразовывались в электрические сигналы путем просвечивания пленки световым лучом, созданным электронно-лучевой трубкой и имеющим постоянную яркостью. Луч равномерно и медленно перемещался поперек пленки и, достигнув ее края, быстро возвращался в исходное положение. Движение светового луча создавало «строчную» развертку. «Кадровая» развертка образовывалась медленной и равномерной протяжкой самой пленки.

Пройдя сквозь пленку, световой луч попадал на фотоэлектронный умножитель, на выходе которого создавался электрический сигнал с напряжением, повторяющим закон изменения плотности негатива вдоль строк разложения.

После усиления сигнал изображения поступал на модулятор, изменяющий параметры высокочастотных колебаний, излучаемых в эфир, в соответствии с изменением сигнала изображения.

Вид модуляции выбирался таким образом, чтобы максимально уменьшить влияние шумов в линии связи на качество изображения, восстановленного на Земле. Сигналы изображения, принятые наземной аппаратурой, регистрировались до демодуляции на магнитофонах и после демодуляции – на фоторегистраторах и различных аппаратах с визуальным контролем.

В фоторегистраторах перед экраном электронно-лучевой трубки располагалась светочувствительная фотопленка, развертка по строке и по кадру производилась аналогично тому, как это осуществлялось на борту автоматической межпланетной станции. Яркость луча электронно-лучевой трубки изменялась по закону принятого сигнала изображения, и в результате на фотопленке поэлементно экспонировалось изображение Луны.

Основным материалом для научной обработки послужили фотографии, полученные из магнитофонных записей. Эти записи могли воспроизводиться многократно при различных режимах демодуляционной и регистрирующей аппаратуры, что позволило отфильтровать значительную часть шумов в тракте передачи, устранить линейную дисторсию и часть сенситометрических искажений, а также получить, помимо основных снимков, необходимые вспомогательные материалы. Естественно, что эта работа могла быть успешно проведена только в том случае, если сами магнитофоны вносят минимальные искажения.

В применявшихся магнитофонах скорость движения магнитной ленты была стабилизирована таким образом, что ее колебания приводили к смещению элементов изображения не более чем на 0,1 элемента.

Для уменьшения искажений, вносимых магнитофоном, сигналы записывались на магнитной ленте в частотно-модулированном виде.

Блок-схема аппаратуры, применявшейся для получения фотографий из магнитофонных записей, приведена на рис. 1.

Регистраторы, использовавшиеся в этой схеме, давали возможность получить непосредственно негативные или позитивные фотографии на пленке или фотобумаге большого формата 21 х 30 см.

Форма видеосигнала на входе регистрационной аппаратуры для одной строки разложения представлена на рис. 2.

Одновременно с сигналом изображения в начале каждой строки передавался вспомогательный импульс, амплитуда которого поддерживалась постоянной и соответствовала уровню белого сигнала оригинала (черного сигнала – негатива).

Уровень черного сигнала оригинала (белого сигнала – негатива) практически определялся вуалью фотопленки и характеризовал минимальную амплитуду сигнала. Указанные два уровня служили в качестве опорных при сенситометрических измерениях и дали возможность оценить относительную плотность негатива и контраст его деталей. Сенситометрические искажения шкалы плотностей негатива, заключенной между этими уровнями, оценивались по искажениям градационных полей, заэкспонированных на Земле перед запуском автоматической межпланетной станции, проявленных на борту и переданных затем по линии связи на Землю одновременно с фотографией Луны. Оценка искажений градационных полей позволила судить о качестве проявочного процесса и амплитудных искажениях в канале передачи изображения.

Помимо градационных полей, на Землю передавались тест – сигналы, служившие для оценки дисторсии^[22] и частотных искажений.

На основании всех этих данных в схеме рис. 1 подбирались оптимальные полосы входных и выходных фильтров, коэффициент усиления усилителя видеосигнала и параметры корректирующей схемы. Все это делалось таким образом, чтобы в максимально возможной степени снизить влияние искажений и помех в тракте передачи.

Однако, несмотря на принятые меры, полностью освободиться от помех не удалось. Некоторые снимки, переданные с максимальных расстояний, были получены сильно зашумленными из-за небольшого отношения сигнал-шум на этих расстояниях.

На всех снимках видны периодические горизонтальные шумовые полосы, создавшиеся вследствие колебания интенсивности сигналов при вращении автоматической межпланетной станции. Эти колебания уровня сигналов вызваны изрезанностью диаграммы направленности бортовой антенны.

<…>

Указанным способом были получены «нормальные» фотографии (см. фото 26-2; 27-2_д; 28-2; 29-24; 31-2; 34-2; 36-2).

Фото 26-2

Фото 27-2д

Фото 28-2

Фото 29-2

Фото 31-2

Фото 34-2

Фото 36-2

При некоторых экспозициях негативы на борту оказались с завышенной или заниженной плотностью. При более плотных негативах резко уменьшилось количество деталей поверхности Луны, различимых на фотографиях, полученных на Земле. Поэтому при получении фотографий кроме «нормальных» снимков изготавливались снимки с ограничением по двум различным изофотам^[23] (уровни «т» и «п» на рис. 2). Это ограничение создавалось с помощью амплитудных ограничителей, включенных в схему рис. 1.

Смещение видеосигнала, заключенного между выбранными двумя изофотами, и его усиление подбирались таким образом, чтобы полностью была использована линейная часть суммарной сенситометрической характеристики^[24] регистрирующей аппаратуры и фотоматериалов.

<…>

Такие «ограниченные» снимки (см. фото 29-5; 29-6; 29-7; 29-8; 29-9; 29-10; 29-11) изготавливались для каждого кадра с различными вариантами расположения уровней ограничения от уровня белого до уровня черного. При некоторых вариантах расположения изофот ограничения в схему вводилось дополнительное усиление, равное 100.

Фото 29-5

Фото 29-6

Фото 29-7

Фото 29-8

Фото 29-9

Фото 29-10

Фото 29-11

Использование «ограниченных» снимков дало возможность в процессе изучения фотографий выявить новые мелкие детали, уточнить конфигурацию и высоту образований на поверхности Луны.

При получении фотографий ни один снимок не подвергался художественной ретуши.

Всего было изготовлено 44 «нормальных» и 77 «ограниченных» снимков на фотобумаге и 121 позитивный снимок на фотопленке. В процессе обработки выявилась необходимость изготовить еще 38 комплектов фотоснимков на фотобумаге и пленке.

Таким образом, всего было изготовлено 280 фотоматериалов с изображением обратной стороны Луны.

<…>

Заключение

Проведенная работа по радиотехнической обработке фотографий обратной стороны Луны позволила получить ценный материал для изучения образований Луны. Эти материалы позволили ЦНИГАиК совместно с ГАИШ под руководством старшего научного работника Ю.Н. Липского^[25] составить подробную карту поверхности, изготовить полный глобус Луны и подготовить выпуск атласа образований обратной стороны Луны.

<…>

РГАНТД. Ф. 213. Оп. 1-1. Ед. хр. 26. Л. 1 – 9. Машинопись. Подлинник.

 

---

№ 2

Из эскизного проекта
Всесоюзного научно-исследовательского института № 380 (ВНИИТ)
«Разработка телевизионной аппаратуры для передачи
изображения с поверхности Луны». Шифр «Волга».

Введение

Запуском первого искусственного спутника открылась новая эра истории человечества – эра освоения космического пространства.

Стали возможными прямые исследования космического пространства с помощью научной аппаратуры, размещаемой на искусственных спутниках и космических ракетах.

Наибольший интерес в настоящее время представляют исследования космических объектов, в первую очередь Луны и ближайших планет Солнечной системы.

Изучение космических тел может осуществляться с помощью космических ракет, пролетающих мимо исследуемого объекта, искусственно создаваемых спутников космических тел, ракет, падающих на их поверхность, а также десантной аппаратуры.

Первостепенную роль в получении научной информации о строении вселенной, природе и жизни космических тел играет телевизионная аппаратура, с помощью которой на Земле может быть получена всесторонняя объективная информация.

Возможности телевизионной аппаратуры велики и разнообразны. Телевизионная аппаратура может обеспечить получение данных о форме, размерах и строении небесных тел, отражательных свойствах их поверхности, рельефе и структуре образований, а также передачу информации об изменениях, происходящих на их поверхности, данные спектрального анализа образцов и органической жизни.

Астротелевизионная аппаратура, размещенная на космическом корабле или поверхности небесного тела, не имеющего атмосферы, позволит получить новые данные о строении звездного вещества, Солнца и Земли.

Исключительная многосторонность телевизионной аппаратуры делает ее необходимым инструментом, практически, каждого космического объекта.

Совершенно особое значение имеет телевизионная аппаратура в исследованиях космических тел в настоящее время, пока еще не осуществлена посылка в космос человека. На повестке дня – создание комплексных автоматических космических лабораторий, которые должны подготовить человеку плацдарм для высадки на поверхность самого близкого небесного тела – Луны.

Исследования поверхности Луны имеют первостепенное значение не только для познания природы самой Луны, но и для решения весьма важных научных проблем, связанных с эволюцией земного шара.

Несмотря на ограниченные возможности и большие трудности, ученые-селенографы нашей планеты достаточно глубоко изучили природу Луны и сейчас уже располагают обширными сведениями о рельефе местности на поверхности Луны, отражательной способности различных объектов, колебаниях температуры и о ряде других факторов.

Все эти сведения, несмотря на огромную ценность, не являются исчерпывающими, а в ряде случаев недостаточно достоверны для конкретных суждений и выводов. Объясняется это рядом причин.

Известно, например, что с помощью самых совершенных телескопов, созданных руками человека, даже в наиболее благоприятных условиях наблюдения, не удается различить на поверхности Луны детали, размеры которых меньше 200 м.

При этом протяженность поверхности, которая может быть подвергнута исследованиям, практически не может быть меньше 1000 м.

Тем самым большинство измерений, связанных, например, с определением отражательной способности лунной поверхности или ее окраски, дают сведения о средних показателях и не могут ответить на вопрос о структуре и характерных особенностях более мелких деталей.

Существенное влияние на точность замеров оказывают искажения, связанные с мешающим действием земной атмосферы, приводящие к мерцанию наблюдаемых изображений и их расплывчатости.

Однако и эти ограниченные данные относятся только к видимой стороне Луны. Естественно, поэтому, стремление глубже проникнуть в тайны спутника нашей планеты, получить исчерпывающие данные о его природе.

Космические ракеты, посланные в сторону Луны советским человеком, позволили получить новые, совершенно исключительные данные о Луне и впервые сфотографировать обратную сторону Луны.

Дальнейшие исследования Луны связаны с широким использованием телевизионных средств.

Наиболее целесообразным в настоящее время являются исследования поверхности Луны с помощью телевизионной аппаратуры, размещаемой на ракетах, падающих на поверхность Луны, подобно второй советской космической ракете, доставившей на лунную поверхность советский вымпел, аппаратуры искусственных спутников Луны, а также десантной телевизионной аппаратуры, плавно опускаемой на поверхность Луны.

Обширная информация о строении поверхности Луны, позволяющая провести уточнение карт видимой части и составление карт обратной стороны Луны с большой детальностью, может быть получена с помощью телевизионной аппаратуры, размещаемой на искусственном спутнике Луны.

Новую, чрезвычайно важную информацию об условиях высадки на поверхность Луны и деталях лунной поверхности даст установка телевизионной аппаратуры на космической ракете, направляемой на Луну и опускающейся на ее поверхность без торможения. По-видимому, посылка такой ракеты должна предшествовать посылке на Луну автоматической лунной станции.

Наибольший интерес, естественно, представляет телевизионная информация, которая может быть получена с десантной автоматической лунной станции, осуществляющей всесторонние исследования на поверхности Луны.

Объем и качество телевизионной информации, которое может быть получено на Земле, в значительной степени зависит от канала передачи, поэтому вопросы создания эффективных передающих и приемных устройств, бортовых и наземных антенн со следящими устройствами, командных и телеметрических каналов связи являются важнейшими и должны решаться одновременно с созданием передающей и приемной телевизионной аппаратуры.

В настоящем эскизном проекте рассматриваются задачи, стоящие перед телевизионной аппаратурой автоматической лунной станции (АЛС) объекта Е-6, освещаются пути ее создания и приводятся предварительные данные о ее параметрах.

РГАНТД. Ф. 213. Оп. 1-1. Ед. хр. 25. Л. 6 – 9. Машинопись. Копия.

Глава III.
О возможности использования телевизионных методов
в исследованиях поверхности Луны, проводимых автоматической лунной станцией.

В исследованиях поверхности Луны, проводимых телевизионной аппаратурой АЛС, могут быть осуществлены:

• обзор лунной поверхности, окружающей место высадки контейнера АЛС;

• колориметрические измерения отражательных свойств объектов поверхности;

• определения поляризационных свойств образований;

• спектральный анализ пород;

• микроскопические исследования.

Решение каждой из этих задач требует создания специальной аппаратуры или устройств, обеспечивающих получение нужных данных.

А. Обзор поверхности Луны.

Первой, наиболее актуальной задачей телевизионной аппаратуры АЛС является получение, передача и воспроизведение изображений лунного ландшафта с возможностью рассмотрения деталей строения лунных пород.

Как было указано выше, астрономическая аппаратура позволяет наблюдать на поверхности Луны детали с минимальными размерами порядка 200 м, поэтому наибольший интерес представляет возможность рассматривания именно мелких деталей, позволяющих судить о структуре почвы и образований лунной поверхности. Объем информации, который может быть принципиально получен с помощью обзорной аппаратуры даже при неподвижной АЛС, чрезвычайно велик.

Чрезвычайно ценные научные данные могут быть получены при фотометрировании телевизионных изображении на Земле. Для повышения достоверности получаемых данных необходимо максимально стабилизировать характеристики телевизионной аппаратуры и учитывать реальные искажения, возникающие при передаче и воспроизведении изображения.

Представляется возможным еще больше повысить достоверность исследований путем создания особой конструкции, с помощью которой в поле зрения камеры можно будет вводить испытательное табло, с нанесенными на его поверхности заранее подобранными рисунками (например: градационный клин, белое поле с известным коэффициентом отражения и др.). При этом необходимо также предварительно проверить и зафиксировать амплитудную и спектральную характеристики всего комплекса аппаратуры.

Б. Колориметрические исследования.

При измерении отражательных свойств поверхности Луны в различных участках видимого спектра, по-видимому, наиболее целесообразно использовать методы, достаточно подробно разработанные применительно к задачам последовательной системы цветного телевидения со сменой цветовых сигналов по полям. Эти методы, как известно, основываются на применении цветных светофильтров, с помощью которых передаваемое цветное изображение расчленяется на три составных цветоделенных изображения^[26], в трех основных цветах – красном, зеленом и синем.

Сигналы каждого из указанных цветоделенных изображений передаются через канал последовательно во времени. На приемном конце передаваемые цветоделенные изображения совмещаются на зрительном экране и воспринимаются как исходное цветное изображение.

Для рассматриваемых целей, связанных с определением окраски поверхности Луны, система наблюдений может быть построена следующим образом.

Перед объективом телевизионной камеры последовательно во времени помещают красный, синий и зеленый светофильтр, которые сменяются после каждого переданного кадра изображения.

Соответственно на выходе камеры, во время передачи каждого кадра, появляются сигналы каждого из трех цветоделенных изображений.

Эти сигналы передаются на Землю по радиоканалу и одним из известных методов фиксируются на киноленту в виде черно-белых диапозитивов.

Полученные таким способом черно-белые диапозитивы трех цветоделенных изображений с помощью трех проекционных аппаратов проектируются на зрительный экран, где они точно совмещаются в одной плоскости.

При этом перед объективом каждого проекционного аппарата помещается соответствующий светофильтр. В этих условиях изображение на зрительном экране будет окрашено в те же цвета, что и оригинальное изображение на поверхности Луны.

Упомянутые выше черно-белые диапозитивы трех цветоделенных изображений могут использоваться и для получения цветных отпечатков на бумаге, которые могут быть сделаны известными методами 3-х цветной печати.

В. Исследования, основанные на поляриметрии^[27].

Как известно, во всех случаях, когда существует рассеяние света, имеет место явление поляризации, которое может быть охарактеризовано степенью поляризации и положением плоскости поляризации.

Поляризационные свойства отражающих поверхностей различных предметов непосредственно связаны и зависят от физических свойств этих предметов.

Это обстоятельство дает возможность составить представление о материалах, покрывающих поверхность Луны, путем сопоставления результатов поляриметрии пород, покрывающих лунную поверхность, с аналогичными измерениями земных пород.

Определение степени поляризации и положения плоскости поляризации может быть произведено с помощью поляроидов, установленных непосредственно перед входным отверстием объектива телевизионной камеры.

При этом необходимо иметь возможность плавно поворачивать поляроид, либо иметь набор сменных поляроидов, у которых плоскость поляризации сдвинута друг относительно друга на определенный, заранее установленный угол.

Степень поляризации может быть определена из равенства

где: В_п – яркость, образованная линейно поляризованным светом;

В_о – яркость, образованная естественным светом.

Угол α между плоскостью поляризации и излучения непосредственно связан с коэффициентом пропускания анализатора (поляроида

где: T_п – интенсивность выходящего из анализатора света;

τ – интенсивность света, падающего на анализатор.

При рассматривании испускающей частично поляризованный свет поверхности Луны через анализатор и вращении его оптической оси, яркость поверхности будет меняться от τ · (В_о + В_п) до τ · В_о.

Это даст возможность путем серии измерений яркости и угла поворота составить систему уравнений, при решении которых можно определить искомую «Вп» и «Р» для нужного участка поверхности.

Таким образом, измерения физических свойств предметов непосредственно на поверхности Луны могут быть выполнены способами, основанными на сочетании методов поляриметрических измерений с телевизионными способами регистрации и передачи сообщений.

Для этой цели необходимо, в первую очередь, удачно решить конструктивную задачу, связанную с дистанционным управлением поляроидом.

При этом следует иметь в виду, что переключение нескольких поляроидов, либо главный поворот одного из них, должен производиться простыми способами, при малом потреблении.

Г. Спектральный анализ.

Наряду с изучением строения лунных пород большой интерес представляет состав образований, однако осуществление автоматического химического анализа образцов на поверхности Луны практически нереально.

Решение этой задачи, по-видимому, наиболее эффективно может быть осуществлено путем спектрального анализа проб.

Для создания автоматического телевизионного спектроскопа необходимо решение следующих задач:

1. Разработка микроманипулятора для взятия проб с поверхности Луны и введения их в возбуждающее устройство.

2. Возбуждение спектра пробы.

3. Разработка оптической системы.

4. Создание оперативного запоминающего телевизионного устройства.

5. Разработка алгоритма телевизионного спектроскопа и программного устройства.

Сейчас еще трудно определить детали телевизионного спектроскопа, однако можно сказать, что в его основу должен быть положен искровой способ возбуждения спектра, предложенный ГОИ для анализа диэлектрических проб в вакууме, и оперативное запоминающее телевизионное устройство с электронным сканированием и преобразованием видеосигнала. Существенные трудности возникают также в части создания малогабаритной системы с малым потреблением энергии.

Имея в виду, что аппаратура телевизионной спектроскопии до настоящего времени не разрабатывалась и работы в этом направлении практически не велись, создание телевизионной аппаратуры спектрального анализа для АЛС является пока проблемой.

Д. Микроскопический анализ.

Гипотеза ряда ученых-селенографов о наличии на поверхности Луны слоя космической пыли ставит перед телевизионной аппаратурой АЛС задачу воспроизведения микроминиатюрных частиц поверхности.

Без микроскопических исследований образцов пород и образований невозможно получение достаточно полной качественной и количественной информации о свойствах и структуре лунных образований.

Несомненная необходимость микроскопии становится совершенно ясной, если говорить об исследованиях, связанных с выяснением наличия на Луне органической жизни.

При создании автоматического телевизионного микроскопа необходимо решение следующих задач:

1. Разработка микроманипуляторов взятия проб, подготовки препаратов и внесения их в поле зрения телевизионного микроскопа.

2. Разработка методов автоматической наводки микроскопа.

3. Разработка способов освещения и методов селективного контрастирования препаратов.

4. Создание оптических систем, оптико-электрических преобразований и источников освещения для токохроматических и цветных систем.

5. Разработка алгоритма и программного устройства автоматического телевизионного микроскопа.

Указанные задачи в настоящее время являются совершенно новыми даже для земных условий, поэтому создание аппаратуры автоматической микроскопии для АЛС является проблематичным и требует фундаментальных исследований.

Глава IV.
Основные требования, предъявляемые к телевизионной аппаратуре «Волга»
автоматической лунной станции объекта Е-6.

Крайняя ограниченность энергетических и весомых ресурсов десантного контейнера объекта Е-6, содержащего аппаратуру автоматической лунной станции, отсутствие достоверных сведений об условиях высадки на Луну, полная новизна задачи и большая срочность ее решения диктуют необходимость разработки, в первую очередь, наиболее важного комплекса телевизионной аппаратуры–системы обзора пространства, окружающего автоматическую лунную станцию после посадки ее на поверхность Луны. При этом основным условием является создание наиболее жизнеспособной, простой аппаратуры, обеспечивающей получение качественной информации об окружающем ландшафте и структуре лунных образований.

Обзорная телевизионная аппаратура («Волга») объекта Е-6 должна размещаться в контейнере автоматической лунной станции, представляющей собой шар диаметром 400-500 мм, снабженный шестью симметрично расположенными по сфере амортизационными штангами, отделяемый от заторможенной последней ступени космической ракеты в непосредственной близости от поверхности Луны. При посадке аппаратура АЛС может подвергнуться удару до 100 g. Ограниченность веса и энергетических ресурсов не позволяют применять систему ориентированной посадки контейнера, поэтому должна быть обеспечена работоспособность аппаратуры АЛС в любом положении контейнера на поверхности Луны. Несмотря на отсутствие достаточно достоверных сведений о микроструктуре поверхности Луны и месте посадки, целесообразно ориентироваться на прилунение контейнера на достаточно твердый грунт, обеспечивающий его становление на амортизационные штанги с минимальным расстоянием от грунта до оболочки шара порядка 500 мм. Естественно, что при некоторых условиях (попадание контейнера в ущелье, на покатый склон, в глубокий слой пыли, неисправности системы посадки и т.д.) сохранение работоспособности аппаратуры после прилунения окажется практически невозможным.

Телевизионная аппаратура должна обеспечить получение изображения поверхности Луны при любой ориентации контейнера относительно условного горизонта; при этом на кадрах, отображающих близлежащие образования, должны различаться детали размером в несколько сантиметров. Должно обеспечиваться качественное воспроизведение предметов, удаленных более чем на 1,5 м от контейнера.

Как было указано выше, освещенность поверхности Луны достигает 120–130 тысяч люкс. Величина альбедо различных лунных образований составляет 0,05–0,2 при средней величине, равной 0,07. Наличие многочисленных пор и трещин в лунных образованиях приводит к затемнению отдельных деталей поверхности и создает повышенную контрастность сюжета, составляющую для лунных морей – мест наиболее вероятного прилунения контейнера – 4÷6.

Малая поверхность контейнера АЛС делает практически нецелесообразным использование энергии солнечных батарей, поэтому питание аппаратуры должно осуществляться от химических источников. Расход энергии при двух – трехкратной передаче всей телевизионной информации не должен превышать 80–100 Вт при напряжении питания 14±2 в.

Вес телевизионной аппаратуры совместно со сканирующим устройством должен быть минимально возможным и не должен превышать 7 кг.

Наиболее приемлемым весом упрощенной телевизионной аппаратуры является 2,5–3 кг, т.е. в этом случае в контейнере может быть размещено 2 комплекта бортовой телевизионной аппаратуры, благодаря чему существенно повысится ее надежность.

Канал передачи телевизионной информации работает на несущей 183 МГЦ и обеспечивает передачу полосы частот до 200 ГЦ. Передача телевизионной информации и телеметрической информации ведется по одному каналу, благодаря чему опорные частоты телеметрического канала и телевизионной системы жестко связаны общим хронизатором^[28]. Для телевизионной системы хронизатор выдает ведущие импульсы строк и кадров с периодами 167,8 и 0,65 секунды, обеспечивающие создание прогрессивной развертки изображения на 256 строк.

По каналу телеуправления аппаратурой АЛС могут быть переданы необходимые сигналы управления телевизионной аппаратурой, а по обратному каналу – основные контрольные сигналы о работоспособности аппаратуры, условиях работы и питании.

Для целей контроля качества передачи телевизионных сигналов с АЛС, проверки аппаратуры в процессе работы и последующей обработки данных одновременно с передачей изображений поверхности Луны необходимо обеспечить передачу тест-таблицы–градационного ступенчатого клина переменной плотности, проектируемого на фотокатод трубки.

Аппаратура АЛС при запуске объекта подвергается воздействию однонаправленного ускорения до 12 g и вибрациям с частотами от 10 до 1500 ГЦ при перегрузках от 2 до 10 g, соответственно.

Рабочая температура внутри контейнера составляет 0÷50°С при давлении от 0,5 до 1,5 атмосфер.

Сложные условия высадки могут привести к нарушению герметизации контейнера, поэтому необходимо рассмотреть возможность сохранения работоспособности аппаратуры в вакууме.

Время непрерывной работы телевизионной аппаратуры АЛС составляет 1÷2 часа. Ресурс работы, при работе в реальных условиях, не должен быть менее 20 часов.

Наземная телевизионная аппаратура должна обеспечивать надежную регистрацию всей телевизионной информации с минимальными искажениями, в форме, пригодной для многократного последующего воспроизведения, осуществлять непрерывный визуальный контроль принимаемых сигналов и изображений и выдачу экспонированных фотоматериалов (пленки, бумаги), содержащих кадры телевизионных изображений поверхности Луны.

Для этой цели должна быть, в первую очередь, рассмотрена возможность использования аппаратуры открытой записи, аппаратуры закрытой записи и магнитофона изделия «Волга».

Должен быть обеспечен контроль работоспособности телевизионной аппаратуры АЛС при стендовых и полевых испытаниях изделия Е-6, а также контроль наземной аппаратуры регистрации информации.

<…>

Глава V.
Возможности построения телевизионной системы
автоматической лунной станции.

§ 1. Телевизионная система с запоминающим устройством

Существующие малокадровые телевизионные системы работают по принципу систем с памятью и рассчитаны в основном на передачу изображения быстроподвижных объектов (кратковременное экспонирование позволяет исключить скоростной смаз изображения).

Считывание информации в этих системах производится замедленно, благодаря чему обеспечивается передача сигнала по узкополосному каналу.

Передающая часть телевизионной системы с памятью может быть выполнена в нескольких вариантах.

1. Система на обычной телевизионной передающей трубке в сочетании с трубкой перезаписи (например, графехоном). Недостатками такой системы является сложность, громоздкость, большое потребление по мощности, а также снижение качественных показателей изображения при перезаписи.

2. Система на обычной передающей телевизионной трубке в сочетании с устройством магнитной перезаписи. Недостатками такой системы являются трудность записи широкого спектра частот на магнитную пленку и сложная кинематическая схема устройства, рассчитанного на различные скорости записи и считывания.

3. Система с промежуточным фильмом (фототелевизионная система). В этой системе осуществляется обычное фотографирование объекта, быстрая автоматическая обработка фотопленки и передача полученного негатива средствами телевизионными или фототелеграфными. Недостатками такой системы является наличие громоздкого устройства фотохимической обработки, сложность процесса и значительные затраты мощности.

4. Система на трубке с памятью. В этой системе изображение кратковременно экспонируется на передающую трубку, обладающую запоминающими свойствами, а считывание сигнала ведется замедленно в течение всего времени передачи кадра. После этого производится цикл подготовки мишени для воспроизведения последующего кадра. Такая система мало отличается от обычной телевизионной системы, и поэтому с точки зрения оценки весов, габаритов, потребляемой мощности ее следует оценивать как электронную систему с преобразованием.

Ниже приводятся ориентировочные данные по некоторым специальным фототелевизионным системам.

Наименование системы	ФТП «Енисей» с электр. трубкой	ФТП СКБ-567 с механич. системой разв.	Проект варианта «Енисей» с магн. записью
1. Вес аппаратуры (1 компл.), кг	28	28	22
2. Мощность (Вт), потребляемая аппаратурой	45	15	50
3. Мощность (Вт) в режиме обработки	100 Вт	60 Вт в течение 6 ч. со скваж. 0,5	–
4. Число кадров	40	40	20

Из этой таблицы видно, что веса и потребляемые мощности для систем с памятью получаются значительными. Это обусловлено наличием дополнительного накопительного устройства. Кроме того, в этих системах отсутствует обзорное сканирующее устройство, совершенно необходимое для аппаратуры АЛС, введение которого дополнительно увеличит вес и потребление.

В телевизионной системе автоматической лунной станции наличие накопительного элемента не является необходимым. Так как объекты, изображения которых воспроизводятся АЛС, неподвижны, возможно, одновременное экспонирование и передача видеосигнала по каналу связи. Поэтому, несмотря на то, что имеется разработанная узкополосная аппаратура, работающая в диапазоне необходимых частот, использование ее в АЛС нерационально. Наиболее правильным следует считать применение в АЛС системы непосредственной передачи изображения, которая, в свою очередь, может быть выполнена в двух вариантах: с механическим или с электронным разложением.

§ 2. Система с механическим способом разложения.

А. Способ осуществления механической развертки изображения.

Несомненные преимущества электронных методов разложения, имеющие место при передаче подвижных изображений, перестают играть решающую роль при переходе к «медленным» телевизионным системам, предназначенным для передачи неподвижных или малоподвижных объектов.

Известно, например, что в фототелеграфии механические методы сканирования изображения в настоящее время занимают преимущественное положение.

Способы механического сканирования успешно применяются и в узкополосных системах телевидения, основанных на применении методов «промежуточного фильма».

Сопоставляя технические требования, предъявляемые к бортовой аппаратуре АЛС, с характеристиками существующих фототелеграфных устройств, можно установить, что, с точки зрения скорости разложения, стабильности работы и требуемой точности, механическое разложение изображения в аппаратуре АЛС вполне приемлемо.

Из числа многих методов механического разложения изображений, известных из практики механического телевидения и фототелеграфии, далеко не все пригодны для бортовой аппаратуры АЛС, где условия работы отличаются рядом специфических особенностей.

Известно, например, что в механических системах телевидения с успехом используется диск Нипкова^[29], с помощью которого удается осуществить развертку как по строкам, так и по кадрам за счет одного только вращательного движения диска.

Это преимущество, однако, не может быть реализовано в нашем случае, где при заданных параметрах разложения размеры сканирующей аппаратуры с диском Нипкова получились бы недопустимо большими.

Высокие требования к механической прочности, габаритам и весу не позволяют применить и другие методы разложения, основанные на использовании зеркального барабана или колеса Вейлера^[30].

При достаточно высокой четкости изображения конструкция устройств механического сканирования существенно упрощается в том случае, если разложение изображения по строкам и по кадрам осуществляется строго синхронно, но с помощью различных конструктивных элементов.

В фототелеграфии, например, в большинстве случаев разложение по строке осуществляется лучом, сканирующим по поверхности изображения, в то время как кадровая развертка происходит в результате плавного перемещения самого изображения. Аналогичные методы могут быть применены и в рассматриваемом случае.

Так, например, представляется возможным произвести разложение изображения по строкам и по кадрам с помощью двух зеркал, перемещающих сфокусированное изображение в плоскости сканирующего отверстия. Оба упомянутых зеркала должны, очевидно, приводиться в движение одним и тем же электрическим приводом.

В другом варианте того же метода одно из зеркал, разворачивающее изображение по строке, может быть закреплено на легкой подвижной рамке, вращающейся в поле электромагнита, аналогично тому, как это происходит в шлейфовом осциллографе^[31].

Широкое распространение получил в фототелеграфии^[32] метод разложения изображения по строкам, основанный на получении сканирующего отверстия за счет пересечения двух щелей – подвижной и неподвижной.

Для указанных целей может быть использован вращающийся диск с нанесенной на его поверхность прозрачной спиралью Архимеда^[33].

На этот диск должна быть наложена неподвижная, прозрачная щель длиною в одну строку. В такой конструкции при каждом обороте диска сканирующее отверстие будет плавно перемещаться вдоль строки. Кадровая развертка в этом методе может быть осуществлена за счет перемещения всего устройства в направлении кадра или в результате перемещения изображения в плоскости сканирующего отверстия с помощью поворотного зеркала.

В варианте аппаратуры с круговым обзором развертка по кадру может осуществляться плавным поворотом на 360° всей сканирующей головки, включающей в себя объектив и устройство для развертки строки.

Для указанных целей, по-видимому, аппаратура получится более компактной при замене вращающего диска барабаном, на поверхности которого по диагонали будет нанесена прозрачная щель.

Можно также представить себе конструкцию развертывающего устройства, в котором сканирующее отверстие, с помощью специального механического привода, перемещается по строкам и кадру в фокальной плоскости изображения.

Выбору оптимального способа построения механической системы развертки, из числа упомянутых выше, должно предшествовать более детальное их рассмотрение, с учетом ожидаемых габаритных размеров, прочности конструкции, веса и потребляемой мощности. При этом в первую очередь, должен быть определен наиболее существенный параметр, определяющий конструкцию аппаратуры. Этим параметром является размер сканирующего отверстия, непосредственно связанный с чувствительностью системы.

Б. Сравнение механического и электронного способов разложения.

Для того чтобы ответить на вопрос о том, какой из двух известных методов разложения – механический или электронный – обладает преимуществами и на каком из них следует остановиться, необходимо, очевидно, произвести сравнительный анализ обоих этих методов.

Для более наглядного представления отличительных особенностей каждого из интересующих нас методов сканирования сопоставим между собой упрощенные скелетные схемы, приведенные на рис. 5 и рис. 6.

Для простоты и удобства рассмотрения будем считать, что в обоих случаях используются совершенно одинаковые преобразователи света, усилители видеосигналов и устройства для их питания.

При сравнении остальных элементов схем становится очевидным, что в составе бортовой аппаратуры с электронным разложением имеется ряд дополнительных узлов и, в том числе, передающая трубка с соответствующим устройством питания и сложное развертывающее устройство.

Рис. 5. Схема 1.

Рис. 6. Схема 2.

В механическом варианте эти элементы заменяются механическими устройствами сканирования и электрическим двигателем, приводящим это устройство в движение.

Приняв во внимание относительно небольшой КПД преобразователей, используемых в блоках питания, и достаточно высокую мощность, потребляемую электронной системой, можно предположить, что в энергетическом отношении механический вариант более экономичен, чем вариант с электронной разверткой.

С точки зрения габаритов, прочности и надежности и веса механический вариант также может быть выгоднее электронного.

Преимущества этого способа, однако, могут быть практически реализованы только в том случае, если выбранная конструкция не будет чрезмерно сложной и сможет обеспечить необходимую высокую точность и стабильность работы всего устройства при ограниченном потреблении электрической энергии и небольшом весе.

Выбор метода сканирования должен быть произведен путем сравнения вполне определенных конструктивных вариантов и последующего испытания наиболее перспективных устройств.

<…>

РГАНТД. Ф. 213. Оп. 1-1. Ед. хр. 25. Л. 34–42. Машинопись. Копия.

§ 3. Система с электронным способом разложения

Телевизионная система с электронным способом разложения использует в качестве оптико-электронного преобразователя передающую трубку.

Все передающие телевизионные трубки можно разделить на трубки, работающие с накоплением, и трубки, работающие без накопления.

К первой категории относятся иконоскоп^[34], супериконоскоп^[35], ортикон^[36], суперортикон^[37] и видикон^[38]. В основном эти трубки характеризуются высокой чувствительностью (различной для разных типов трубок), благодаря тому, что накопление энергии в них происходит длительно, в течение всего времени кадра (или его части), а считывание элемента изображения осуществляется весьма кратковременно. Все существующие трубки этой категории рассчитаны на определенный режим работы и предназначены для широкополосных систем с большими скоростями считывания.

Категория электронных телевизионных трубок, работающих без накопления, весьма малочисленна. К ней относятся, в частности, диссектор^[39] и кондуктрон^[40].

Эти трубки не нашли широкого применения в широковещательном телевидении в основном из-за низкой чувствительности.

Весь арсенал существующих отечественных передающих трубок может быть сведен, в основном, к 5 типам: иконоскоп, супериконоскоп, суперортикон, видикон и диссектор (с ФЭУ).

В нашей стране разработка кондуктронов не проводилась. Имеются весьма ограниченные сведения о разработке кондуктронов во Франции в начале 1950-х годов. По своим внешним параметрам – весу, габаритам и, в какой-то мере, потреблению, кондуктрон, вероятно, может быть приравнен к видикону.

Сравнительные данные трубок сведены в таблицу 5. Из нее видно, что требованиям малогабаритности и экономичности удовлетворяют в большей степени два типа трубок:

1. Видикон.

2. Диссектор с ФЭУ

Таблица электронных телевизионных трубок с указанием их параметров Таблица электронных телевизионных трубок с указанием их параметров

С точки зрения потребления по мощности и весов самих трубок с системами отклонения и фокусировки (ФОС) эти обе трубки примерно равнозначны: видикон несколько проигрывает в весе, но требует меньшей мощности для отклонения, чем диссектор, и работает при сравнительно низких напряжениях.

Камера на диссекторе требует только одну оперативную регулировку, в то время как видиконная камера должна иметь 3–4 оперативных регулировки. В то же время диссектору необходим высоковольтный источник питания (порядка 8–10 кв), что усложняет конструкцию диссекторной камеры.

Как было изложено выше, кроме требований экономичности и малогабаритности, телевизионная система Автоматической лунной станции должна работать с большим временем кадра (около 3-х минут) и обеспечивать передачу изображении по узкополосному каналу.

Полоса видеосигнала в вещательном телевидении составляет 6,5 МГЦ, а в телевизионной системе АЛС – 200 ГЦ, т.е. скорость передачи информации уменьшена примерно в 30000 раз.

Величина полезного сигнала, снимаемого с трубки с накоплением, прямо пропорциональна скорости коммутации элемента, поэтому при переходе на медленные развертки выходной сигнал трубки значительно падает и, при определенных условиях, его усиление становится практически невозможным.

Если величина нормального сигнала в видиконе при освещенности 10 лк равна 0,1 · 10^-6 α, то в узкополосной системе АЛС она будет составлять

Усиление таких слабых постоянных токов (т.к. нижняя граничная частота составляет десятитысячные доли герца – при Т кадра = 2 ÷ 20 мин) представляет собой весьма сложную задачу даже в лабораторных условиях. По литературным (Л11) и опытным данным с обычного видикона возможно получение изображения при времени кадра не более 20 сек. При этом очень сильно сказываются неравномерности мишени.

Принципиально возможно получение достаточных видеосигналов с трубки типа видикон в узкополосной системе. В основном эти способы можно свести к следующим:

1. Разработка специальной трубки с новым фотослоем, обладающим низкоомным удельным сопротивлением, и использование ее в кондуктронном режиме.

2. Использование импульсного считывания.

3. Использование широкополосной камеры с устройством преобразования сигнала методами импульсного зондирования (опробывающих импульсов).

Все эти способы находятся в начальной стадии лабораторных исследований, не дают гарантии положительного результата, а поэтому не могут быть приняты в качестве основных при коротких сроках разработки аппаратуры АЛС.

Необходимо отметить, что реализация 2–3 способов потребует дополнительных сложных схем и затрат мощности.

Необходимо отметить, что видиконы обладают весьма значительной инерционностью, что в нашей системе, где с каждым кадром полностью меняется сюжет, приведет к появлению мешающего остаточного изображения.

Для уничтожения этого нежелательного явления потребуется специальный цикл подготовки, появятся дополнительные затраты полезного времени, значительно усложнятся схемы и увеличится потребляемая мощность.

Таким образом, без дополнительных энергетических и весовых затрат может быть осуществлен только вариант на видиконе в кондуктронном режиме. На разработку такой трубки по сведениям ОКБ ЭВП потребуется 3-5 лет.

<…>

Принимая во внимание все изложенное выше, следует считать основным электронным вариантом диссекторный.

Рис. 14. Передающая трубка типа диссектор Рис. 14. Передающая трубка типа диссектор

Передающая трубка типа диссектор представляет собой трубку без накопления, в которой происходит преобразование распределения яркостей изображения в видеосигнал. Конструктивно диссектор представляет собой стеклянный баллон цилиндрической формы (см. рис. 14).

На внутренней поверхности одного торца цилиндра наносится фоточувствительный слой, именуемый в дальнейшем фотокатодом, на который проектируется передаваемое изображение.

У внутренней поверхности второго торца цилиндра в центре устанавливается электрод дисковой формы небольшого диаметра (коллектор).

Перед коллектором в непосредственной близости устанавливается металлический диск (анод) с диаметром, близким к диаметру баллона, в центре которого имеется отверстие очень малого диаметра (диафрагма).

Оптическое изображение объекта проектируется объективом на фотокатод, имеющий относительно анода (диафрагмы) трубки достаточно высокое отрицательное напряжение.

Длинная магнитная линза, внутри которой расположена трубка, создает равномерное магнитное поле, фокусирующее фотоэлектроны, эмитируемые фотокатодом в плоскости анода. Таким образом, в плоскости анода создается сфокусированное электронное изображение. Сквозь отверстие анода (диафрагмы), размером в один разлагающий элемент, проходит часть потока фотоэлектронов, достигающих коллектора.

Ток коллектора, проходя через сопротивление нагрузки, создает на нем напряжение видеосигнала. Под влиянием полей отклоняющей системы электронное изображение перемещается по отношению к диафрагме и на коллектор последовательно проектируются фотоэлектроны со всех элементов фотокатода, создавая на выходе трубки видеосигнал телевизионного кадра.

Для увеличения выходного сигнала диссектор выполняется с многокаскадным фотоэлектронным умножителем (ФЭУ). В такой конструкции диссектора на месте коллектора помещается первый динод ФЭУ. Выходной сигнал в этом случае снимается с нагрузочного сопротивления в цепи последнего каскада ФЭУ.

Так как в каждый момент времени видеосигнал формируется только одним элементом изображения (сигнал создается за время коммутации одного элемента, явление накопления сигнала за время кадра – отсутствует), эффективность трубки, несмотря на использование ФЭУ, чрезвычайно мала.

Однако в условиях большой освещенности объекта с помощью диссектора удается передавать изображение сравнительно высокого качества.

Диссектор типа ПД-4, общий вид и устройство которого приведены на рис. 15 и рис. 16, отличается от описанного выше следующими особенностями.

Фокусировка электронного изображения осуществляется электростатическим полем между фотокатодом, подфокусирующим электродом и анодом (электродом диафрагмы).

Рис. 15. Диссектор типа ПД-4. Общий вид. Рис. 15. Диссектор типа ПД-4. Общий вид.

Рис.16 Диссектор типа ПД-4. Рис.16 Диссектор типа ПД-4.

Электронное изображение, сфокусированное в плоскости электрода диафрагмы и перемещаемое перед ней полем отклоняющей системы, создает на слое люминофора, расположенном в непосредственной близости за диафрагмой, светящуюся точку. Яркость светящейся точки на люминофоре изменяется во времени в соответствии с яркостью элементов изображения, проектируемого на фотокатод диссектора.

Световой поток, исходящий от светящейся точки на люминофоре диссектора, попадает на фотокатод фотоэлектронного умножителя (ФЭУ). По электрическим и конструктивным соображениям выбран ФЭУ-16, общий вид и устройство которого приведены на рис. 17.

Рис. 17. Фотоэлектронный умножитель-16 (ФЭУ-16). Рис. 17. Фотоэлектронный умножитель-16 (ФЭУ-16).

Работа диссектора ПД-4 обеспечивается при ускоряющем постоянном напряжении в пределах от 5 до 10 кв. Оптимальным значением ускоряющего напряжения следует считать 7,5–8 кв.

При этом ток, потребляемый диссектором, при освещенности на его фотокатоде порядка 500 люкс, составляет 6–7 мка.

По условиям эксплуатации диссектора высоковольтный источник питания 8 кВт должен быть нагружен делителем напряжения. Принимая ток делителя равным 250 мка, найдем, что полезная мощность, потребляемая от источника питания 8 кВт, составляет:

Питание ФЭУ осуществляется от источника постоянного напряжения 1,7 кВт Оптимальным значением тока делителя является ток порядка 1 мА.

Мощность, потребляемая от источника 1,7 кВт, составит

Разрешающая способность диссектора в основном зависит от величины ускоряющего напряжения и от диаметра диафрагмы.

Предварительные замеры разрешающей способности показали возможность получения 200–250 строк при допустимом снижении разрешающей способности на краях растра. Размер изображения, проектируемого на фотокатод диссектора, при этом составляет 10 х 10 мм.

При проектировании на фотокатод диссектора теста с градационным клином на видеоконтрольном устройстве с трубкой 31АМ32 можно было различать 5–6 уровней яркости. Неравномерность фона диссектора вообще велика и в некоторых образцах достигает 30-40%. Это является недостатком, который необходимо устранить при доработке трубки. Для применения диссектора и ФЭУ в аппаратуре АЛС необходима доработка этих приборов.

Основные требования на доработку диссектора могут быть сведены к следующему:

1. Увеличение разрешающей способности на краях растра до 200–250 линий.

2. Обеспечение фокусировки электронного изображения без использования дополнительного подфокусирующего напряжения.

3. Обеспечение необходимой спектральной характеристики фотокатода.

4. Увеличение стойкости фотокатода к кратковременным пересветам.

5. Снижение неравномерности фона изображения до 10–20%.

6. Увеличение световой отдачи люминофора при использовании фотоумножителя типа ФЭУ-16.

7. Увеличение времени непрерывной работы.

8. Удовлетворение физико-механическим и климатическим требованиям аппаратуры АЛС.

Глава Х
Блок-схема и основные данные аппаратуры контроля и регистрации.

<…>

§ 4. Переделка аппаратуры «Волга» применительно к требованиям нового ТЗ.

Как указано в технических данных, аппаратура закрытой записи при невысоких скоростях развертки обеспечивает высокую разрешающую способность порядка 2000 строк при хорошей передаче полутонов.

К первоначально заданным параметрам приемного комплекса (Z = 600 стр.) аппаратура «Волга» легко могла быть приспособлена.

<…>

Экспериментально установлено, что для передачи тонких материалов (фотографий) по телеграфу, шаг подачи должен быть равен 0,14–0,15 мм. Для машинописных материалов – 0,32–0,35 мм.

Рассчитанный в соответствии с ТЗ шаг подачи равен 0,86 мм. При этом в соответствии с равенством (1) размер элемента (размер пишущего пятна) в направлении подачи может быть равен 0,86–0,79 мм. В аппаратуре закрытой записи «Волга» размер элемента в направлении подачи может регулироваться в пределах от 0,4 до 0,1 мм. Таким образом, в самом благоприятном случае получим

Это приведет к «грубой» строчной структуре изображения. Иными словами, возрастает дискретность изображения, что нежелательно с точки зрения распознаваемости объекта. Поэтому для обеспечения достаточно высокого качества изображения с точки зрения его распознаваемости, кроме переделки редуктора (скорости вращения барабана) и шага подачи пишущего пятна (обеспечение требуемого формата), необходимо переделать (или заново отрегулировать) оптический узел аппаратуры закрытой записи «Волга» с целью получения размера пятна в указанных выше пределах.

Другой принципиально возможный путь уменьшения дискретности записываемого изображения заключается в уменьшении шага подачи в два, а еще лучше в четыре раза при соответствующей регулировке размера растр-элемента.

Изменение шага подачи до n = 0,215 мм приводит к искажению формата записываемого изображения, при стандартной длине строки 220 мм.

Для обеспечения формата кадра к = 1:1 необходимо уменьшать и длину строки в 4 раза, что можно сделать, изменяя (уменьшая) диаметр барабана. Изменение диаметра барабана влечет за собой большие и трудоемкие переделки в аппарате закрытой записи, а именно: переделку ложа барабана, а также всей оптической системы, в связи с изменением расстояния между оптикой и записываемой поверхностью.

Для избежания указанных выше переделок оптико-механической системы аппаратуры закрытой записи можно, не уменьшая длину строки и не изменяя диаметра барабана, все же производить запись изображения при уменьшении шага подачи в четыре раза (с целью устранения дискретности). Это приведет к изменению формата изображения в отношении 1:4, т.е. к недопустимым геометрическим искажениям (размер растра будет равен 220 х 55 мм).

Трансформация изображения 220 х 55 мм в изображение 220 х 220 мм сводится к проблеме создания анаморфотного^[41] репродукционного объектива или лупы с анаморфозой 4 и разрешающей способностью порядка 1 штрих на мм.

В настоящее время известны и применяются объективы и лупы с анаморфозой 2–2,5, дающие хорошее качество изображения.

Учитывая очень низкие требования к разрешающей силе оптики, можно считать, что объектив с требуемой анаморфазой может быть создан и применен в проектируемой аппаратуре для проекции изображения на экран. Размеры поля зрения делают применение анаморфотной лупы совершенно нерациональным.

Следует отметить, что при заданных параметрах разложения (Z = 256 строк) телевизионная система является более гибкой в отношении изменения апертуры пишущего пятна и не лимитирует качество изображения с точки зрения разрешающей способности.

Несколько проще обстоит дело с аппаратом открытой записи. Для получения необходимого числа оборотов надо переделать редуктор 1 : 15, как и в закрытой записи. Для обеспечения шага подачи 0,86 мм необходимо переделать редуктор шага подачи и диаметры валиков, подающих бумагу. При таком шаге подачи изображение получается очень дискретным (ухудшается распознаваемость). Уменьшение дискретности можно осуществить, изменив формат кадра в 2 раза (110 мм х 110 мм), что обеспечивается изготовлением двухзаходного винта и уменьшением шага подачи (n) до 0,43 мм.

Подлежит переделке и используемый в качестве имитатора сигнала передающий фототелеграфный аппарат «Нева». Переделка его подобна переделкам аппарата закрытой записи комплекта «Волга».

В заключение остановимся на общих характеристиках системы. Безотносительно, какая регистрирующая аппаратура применяется – фототелеграфная или телевизионная, качество записанного изображения будет определяться отношением сигнал-шум на входе приемного комплекса.

Основное влияние отношения сигнал-шум будет оказывать на ослабление контраста и потерю разрешающей способности системы. На основании проведенного исследования можно считать, что разрешающая способность телевизионной системы мало снижается, если отношение сигнал-шум ≥ 3÷4. В работе разбирается влияние соотношения сигнал-шум на ослабление контраста. С ослаблением контраста можно не считаться, если отношение сигнал-шум ≥ 4÷5.

На основании изложенного можно считать, что для получения удовлетворительного качества изображения отношения сигнал-шум на входе системы должен быть не менее 4÷5.

Во-вторых, качество изображения будет определяться разрешающей способностью в продольном и поперечном направлениях. От разрешающей способности зависит качество воспроизведения мелких деталей, границ и контуров. При малом числе строк разложения (Z = 256 строк) отпадает вопрос о высокой разрешающей способности системы. В данном случае искажения могут определяться большим размером воспроизводящего элемента (растр элемента), которые определяются коэффициентом апертурных искажений –

где d р – размер воспроизводящего элемента,

d – поперечный размер детали изображения.

Для уменьшения искажений, вызываемых конечным размером воспроизводящего элемента, необходимо уменьшать отношение d p/d.

Отсюда видно, что при заданных параметрах Z = 256 стр. применение телевизионной системы, как и фототелеграфной системы, не лимитируется данным видом искажений.

Выводы

Таким образом, фоторегистрирующая аппаратура разбираемой системы может быть выполнена как на базе телевизионной, так и фототелеграфной аппаратуры^[42].

При выполнении системы на телевизионной аппаратуре за основу берется система «Енисей». При этом исключается специальное оборудование для автомашины.

Без переделок остаются оптическая системы и блок трубки ФРУ. Переделкам подлежат:

а) редуктор лентопротяжного механизма,

б) частично осциллограф,

в) блоки питания.

Изготовляются заново:

а) блок ВКУ-ФР,

б) имитатор,

в) синхрогенератор.

Полностью изменяется схема соединений и заново водятся магнитофоны.

Конструктивно аппаратура выполняется в трех стойках базовой конструкции. Преобразователь видеосигналов и осциллограф выполняются в одной секции базовой конструкции.

При выполнении системы на фототелеграфной аппаратуре возможны два варианта:

1) без применения анаморфотной оптики,

2) с применением анаморфотной оптики.

В первом варианте переделкам подлежат:

1) редуктор вращения барабанов (1:15) как в аппаратуре открытой, так и закрытой записи;

2) в аппаратуре закрытой записи – ходовые винты и редуктор шага подачи оптической системы;

3) диафрагма, регулирующая размер растр-элемента^[43];

4) редуктор и валики подачи бумаги в аппаратуре открытой записи.

Изготавливаются заново:

1) двухзаходный винт для аппаратуры открытой записи.

В случае использования анаморфотной оптики для аппаратуры открытой записи переделки будут теми же, что и указаны выше.

В аппаратуры закрытой записи переделываются:

1) редуктор вращения барабана (1:15),

2) редуктор и ходовые винты оптической системы.

В данном случае переделок несколько меньше, но требуется изготовление анаморфотной оптики, а получение окончательного изображения – дополнительной операции (проецирование через анаморфотную оптику). Выше мы рассмотрели переделки фототелеграфной аппаратуры для приспособления к заданным параметрам. При этих переделках теряется основное качество фототелеграфной аппаратуры – высокая разрешающая способность (она здесь не требуется) при большом формате изображения.

Применение фототелеграфной аппаратуры рационально при медленных развертках с большим числом строк разложения (не менее 600).

При сравнении телевизионной и фототелеграфной аппаратуры с точки зрения обеспечения условий ТЗ легко видеть, что как та, так и другая обеспечивает все требуемые параметры.

С точки зрения выполнения системы, фототелеграфная аппаратура требует значительно меньших переделок, и поэтому экономически более выгодно применять именно ее.

На основании изложенного считаем, что приемная часть системы должна выполняться на базе фототелеграфной аппаратуры.

Приемный комплекс в любом варианте должен оснащаться устройствами магнитной записи, разрабатываемыми НИИ-778^[44] на базе студийного магнитофона МЭЗ-15 со следящей системой. Время непрерывной записи разрабатываемого аппарата 2,5 часа.

Оснащение системы аппаратурой магнитной записи из комплекта «Волга» считаем нерациональным, так как она работает на перфорированной 6,35 см пленке, которой присущ ряд недостатков, указанных при рассмотрении магнитной записи для накопления видеоинформации. Время записи этой аппаратуры ограничено 20 минутами. Применение магнитофона из комплекта «Волга» может быть рекомендовано лишь в исключительном (аварийном) случае.

Техническое задание на разработку телевизионной аппаратуры
для передачи изображения с поверхности Луны – шифр «Волга»

Цель работы

Создание телевизионной аппаратуры для изучения поверхности Луны после высадки научной станции на ее поверхность.

Требования к аппаратуре

1. Телевизионная аппаратура должна обеспечивать передачу изображения объектов лунной поверхности, находящихся на расстоянии от 2-х метров и далее от контейнера лунной станции.

2. Телевизионная аппаратура должна обеспечивать возможность обнаружения объектов с линейными размерами от 20 мм.

3. Аппаратура должна обеспечивать круговой обзор пространства.

4. Аппаратура должна работать при следующих параметрах прогрессивного разложения: число строк в кадре 250, период кадра порядка 3-х мин.

5. Телевизионная аппаратура должна передавать не менее 5-6 градаций логарифмического клина с постоянной 0.21.

6. Дисторсия (геометрические искажения) по кадру и строке не должна превышать 5%; нелинейные искажения не должны превышать 15%.

7. Верхняя граница спектра частот видеосигнала, подлежащего передаче по радиолинии – 200 ГЦ. Допускается спад частотной характеристики на частоте 200 ГЦ на 20%.

8. Аппаратура должна работать в автономном режиме (по внутренней программе) и в режиме управления с Земли.

9. В автономном режиме должен осуществляться обзор по круговому поясу. Время, затрачиваемое на передачу всех кадров, не должно превышать 1-го часа.

10. В режиме управления с Земли должно быть обеспечено:

    • включение и выключение аппаратуры,

    • переключение с автономного режима на режим управления с Земли,

    • выбор направления визирования,

    • реверс обзора,

    • диафрагмирование^[45],

    • пять дополнительных команд.

    Исполнение команд должно производиться замыканием контактов, осуществляемых на аппаратуре командной связи.

11. Для возможности контроля работы телевизионной аппаратуры по телеметрической линии должны передаваться следующие данные с борта:

    а) наличие напряжения питания и тока нагрузки,

    б) наличие видеосигнала с камеры,

    в) срабатывание устройства сброса защитного кожуха,

    г) положение контейнера,

    д) пять других информаций (резерв, сигнал с промежуточных точек).

12. Аппаратура должна нормально работать при подаче на ее входы импульсов – размахом 3 в нагрузке 1 кОм, длительностью 1-2 МКС, положительной полярности, с периодами следования:

    а) 0,65 сек – ведущие импульсы синхронизации строк.

    б) 0,041 сек – (формирование строчных синхронизирующих и гасящих импульсов).

    в) 168 сек – ведущие кадровые импульсы.

    г) 10,4 сек – формирование кадровых синхронизирующих и гасящих импульсов.

    д) 0,164 сек – формирование кадровых импульсов, управляющих реле схемы сканирования.

    Стабильность указанной сетки частот должна быть не хуже 5 . 10^-5 .

13. Аппаратура должна быть снабжена датчиками угла визирования и величины диафрагмы.

14. Аппаратура должна выдавать на передатчик видеосигнал положительной полярности, размахом 6 в на нагрузке 10 кОм.

15. Предусматриваемое питание телевизионной аппаратуры лунной станции от отдельной батареи типа СЦД весом не более 1 кг. Потребление не должно превышать 60 Вт, при этом должны быть приняты все меры для уменьшения потребления мощности.

16. Вес одного комплекта телевизионной аппаратуры лунной станции не должен превышать 7 кг. В лунной станции должны быть установлены два комплекта телевизионной аппаратуры для резервирования. Должны быть приняты все меры для уменьшения веса аппаратуры.

17. Аппаратура должна оставаться работоспособной после воздействия вибраций в диапазоне 10–30 ГЦ – 2 g, 30–80 ГЦ – 6 g, 80–1500 ГЦ – 10 g, однонаправленного ускорения до 12 g и однократного удара 100 g.

18. Аппаратура должна работать в условиях перепада температур от 0 до +50° и при давлении 0,5+1,5 атм. Должна быть исследована возможность работы аппаратуры при изменении температуры и давления в более широких пределах.

19. Аппаратура должна быть рассчитана на непрерывную работу в течение 2-х часов.

20. Должен быть предусмотрен комплект контрольно-испытательной аппаратуры на базе аппаратуры, принятой для наземной регистрации, обеспечивающей проверку бортовой аппаратуры перед пуском космической станции.

21. На приемной стороне должна быть обеспечена возможность регистрации телевизионной информации на аппаратуре закрытой и открытой записи Р-334 и Р-335 («Волга»), доработанной в соответствии с требованиями на телевизионную систему.

22. Стабильность генераторов, синхронизирующих работу приемных регистрирующих устройств, должна быть не хуже 10^-5.

23. Приемный комплекс аппаратуры должен обеспечивать нормальную работу при эксплуатации его в аппаратных помещениях стационарных приемных пунктов.

Настоящее техническое задание может уточниться в процессе разработки.

Результаты работы.

В результате работы должен быть представлен эскизный проект, разработан и изготовлен действующий комплект телевизионной аппаратуры для объекта Е-6, согласно Постановлению ЦК КПСС и Совета Министров СССР от 10 декабря 1959 г. № 1388-618 «О развитии исследований космического пространства».

Заключение.

На основании изложенного в эскизном проекте можно сделать следующие выводы.

1. Создание телевизионной аппаратуры АЛС принципиально возможно.

2. Основным вариантом выполнения работы следует считать электронный вариант на диссекторе.

3. Считать необходимым дальнейшее проведение работ по разработке аппаратуры с механическим разложением с целью создания малогабаритной, легкой аппаратуры упрощенного варианта.

4. Необходимо срочное решение вопроса первоочередной важности о проведении доработки диссектора типа ПД-4 в части удовлетворения требований, предъявляемых телевизионной аппаратурой АЛС, без которой аппаратура основного варианта не может быть создана.
    

РГАНТД. Ф. 213. Оп. 1-1. Ед. хр. 25. Л. 30–33; 34–42; 60–74; 246–253; 258–263. Машинопись. Копия.

 

---

№ 3
Из «Отчета Опытно-конструкторского бюро № 1
«Автоматический космический аппарат для мягкой посадки
на Луну (Объект Е-6)».

Введение.

3 февраля 1966 года в 21 час 45 минут 30 секунд по Московскому времени автоматическая станция «Луна-9», запущенная 31 января, совершила мягкую посадку на поверхность Луны. В последующие сутки станция передала панораму лунной поверхности.

Посадка станции «Луна-9» является новым этапом в изучении человеком космического пространства – изучение планет солнечной системы непосредственно на их поверхности.

Потребовался многолетний труд больших коллективов рабочих, инженеров, и ученых различных специальностей, чтобы решить целый ряд новых и сложных задач, связанных с посадкой автоматической станции на поверхность Луны. Дорога до Луны была длинной и трудной. Неизбежный этап отработки систем в летных условиях омрачался иногда и досадными срывами. Но дорога пройдена – станция «Луна-9» на Луне.

В том, что впервые в мире мягкую посадку на Луну совершила советская станция, громадная заслуга Главного конструктора Сергея Павловича Королева, с его неиссякаемой энергией и настойчивостью.

Он вложил много таланта и труда в создание аппарата для мягкой посадки на Луну на всех этапах, от начальных идей до летных испытаний и осуществления посадки.

В минуты неудач он своей настойчивостью и убежденностью вселил во всех уверенность в решение этой сложной задачи.

Целью настоящего отчета является краткое изложение этапов проектирования, разработки и летных испытаний автоматического космического аппарата для посадки на Луну (объект Е-6), основных характеристик объекта и его систем и доработок их в процессе летных испытаний.

В последних главах изложены основные результаты запуска станции «Луна-9».

Глава I.
Задачи объекта Е-6

Изучение Луны автоматическими аппаратами началось в 1959 году созданием первых в мире межпланетных станций «Луна-1» (объект Е-1), «Луна-2» (объект E-1A) и «Луна-3» (объект Е-2А), выведенных на траекторию к Луне 3-х ступенчатой ракетой-носителем 8К72.

«Луна-1» (пуск 2 января 1959 г.) пролетела на расстоянии 6 тыс. км от поверхности Луны, передав научную информацию об окололунном пространстве, и превратилась в первую искусственную планету.

С помощью автоматической станции «Луна-2» (пуск 12 сентября 1959 г.) были получены научные данные в непосредственной близости к лунной поверхности. «Луна-2» встретилась с поверхностью Луны в районе моря Ясности, доставив на Луну вымпел Советского Союза.

Автоматическая межпланетная станция «Луна-3» (пуск 4 октября 1959 г.) произвела облет Луны, сфотографировала и передала на Землю уникальные снимки обратной стороны Луны.

Эти полеты и опыт, накопленный при разработке автоматических станций, создали необходимые предпосылки для начала работ над автоматическими аппаратом для посадки на Луну.

Проектные разработки, проведенные в том же 1959 году, показали, что веса (порядка 325 кг), выводимого ракетой-носителем 8К72, недостаточно для решения задачи посадки. Решение проблемы посадки автоматической станции на поверхность Луны стало реальностью после разработки новой четырехступенчатой ракеты-носителя 8К78 со стартом последней ступени (блока «Л») с орбиты искусственного спутника Земли (ИСЗ).

Проведенные в 1959–1960 гг. предварительные проработки показали принципиальную возможность создания автоматического космического аппарата для мягкой посадки на Луну (объект Е-6) при выводимом весе 130–1400 кг к Луне носителем 8К78.

По инициативе и предложению С.П. Королева и Академии наук СССР вышло постановление ЦК КПСС и Совета Министров по созданию аппарата для посадки на Луну.

На основании дальнейших проработок были сформулированы задачи объекта Е-6:

1. Доставка к Луне и мягкая посадка на ее поверхность автоматической лунной станции (АЛС).

2. Передача на Землю телевизионного изображения лунного ландшафта и микрорельефа поверхности Луны.

3. Проведение научных экспериментов непосредственно на Лунной поверхности:

   • изучение магнитного поля,

   • регистрация космических лучей,

   • обнаружение сейсмических явлений,

   • изучение состава и гамма – спектроскопия^[46] лунных пород,

   • исследование оптической структуры поверхности при подлете.

На одной автоматической станции должны были быть установлены 2-3 научные прибора.

Для решения всех этих задач необходимо было решить, целый ряд технически сложных и принципиально новых вопросов, связанных с незнанием физико-механических свойств лунной поверхности, с выбором энергетически оптимальной и простой схемы полета, с разработкой схемы посадки с наименьшими скоростями прилунения, наконец, сделать все системы возможно меньшего веса.

Все существующие гипотезы о происхождении Луны и строении лунной поверхности однозначно не давали представления о механических характеристиках. Необходимо было разработать такую систему амортизации АЛС, которая позволяла бы осуществлять посадку на поверхность Луны с высокой надежностью как на грунт с малой прочностью и твердостью (пылевидный), так и на грунт абсолютно твердый и прочный (каменистый). Задача еще усложнялась тем, что при посадке на поверхность с неизвестным микрорельефом нужно было обеспечить сравнительно небольшие перегрузки (не более 200–250 g).

Незнание физических условий на Луне, на ее малом участке в районе посадки, требовало для обеспечения температурного режима приборов станции разработки системы терморегулирования, мало зависимой от внешних условий.

Необходимо было создать радиовысотометр и бортовую антенно-фидерную систему^[47] АЛС, обеспечивающую надежную работу для всего диапазона предполагаемы физико-механических характеристик лунной поверхности.

Принципиальными проблемами являлись также вопросы, связанные с выбором траектории, схемы полета и посадки.

Траектория должна была обеспечить наименьшие энергетические затраты на разгон к Луне, коррекцию и торможение у поверхности, а схема коррекции и торможения должны были обеспечить наиболее простое аппаратурное решение ориентации объекта в заданном направлении с необходимой точностью.

Наиболее сложным и новым был вопрос о простой и надежной схеме ориентации объекта с высокой точностью по вектору скорости к моменту торможения для получения наименьших скоростей прилунения. Нужно было выбрать систему траекторных изменений, обеспечивающую необходимую точность прогнозирования движения объекта.

Программа полета и бортовая автоматика должны были обеспечить проведение траекторных измерений и получение телеметрической информации о работе систем на всех участках полета, обеспечить выполнение программы работы отдельных систем, а в некоторых аварийных ситуациях решить полностью или частично поставленные перед объектом задачи.

Схема посадки должна была обеспечивать при минимальных весах малые скорости встречи АЛС с поверхностью Луны.

Необходимо отметить, что на всем протяжении работ с объектом Е-6: вопросы получения минимальных весов являлись определяющими при решении всех технических проблем.

Нужно было создать компоновку всего объекта, разработать аппаратуру и конструкцию так, чтобы получить наибольший вес АЛС.

Вес в 1 кг для АЛС считался уже очень большим (целый научный прибор).

С целью увеличения веса АЛС, а значит и получения телевизионного изображения поверхности и проведения научных экспериментов, были проведены следующие мероприятия:

• разработана единая система управления III и IV носителя и объекта при коррекции и торможении. Система управления выполнена отдельным прибором с исключением корпусов и межблочных штепсельных разъемов.

• разработана двигательная установка, дважды запускаемая в невесомости, при коррекции и торможении, и работающая в трех различных режимах (два режима при торможении и один режим при коррекции);

• монтаж приборов радиотехнической системы и системы астронавигации выполнен на пенополиуретановых платах;

• вся аппаратура, источники тока и агрегаты не участвующие при торможении, размещены в двух отделяемых перед торможением отсеках с давлением в корпусах 60–120 мм рт. ст., которое обеспечивается специальной системой сброса;

• почти все корпуса гермоконтейнеров изготовлены из легкого магниевого сплава;

• в качестве провода для бортовой кабельной сети используется легкий провод МПМУ-100;

• единая антенно-фидерная система объекта обеспечивает двухстороннюю связь, как на траектории полета, так и после посадки;

• тепловой режим систем объекта на траектории обеспечивается только за счет подбора оптических коэффициентов на корпусах и организованного вращения объекта;

• функции механизма отделения АЛС перед прилунением выполняют амортизаторы.

Уменьшение веса конструкции и систем – это уменьшение их запасов и частичный отказ от дублирования, что приводит к необходимости большого объема наземной отработки.

Выполнение задач, поставленных перед объектом Е-6, можно было достичь только после отработки всего комплекса объект-носитель и всех систем в условиях реального полета.

Глава V.
Компоновка и конструкция объекта.

<…>

Автоматическая лунная станция.

Наиболее сложным и новым вопросом была разработка посадочных устройств.

Проработки различных схем амортизации удара при посадке (при помощи гибких стержней деформации конструкции) показали, что с учетом возможных скоростей встречи АЛС с Луной наиболее надежной и меньшей по весу является следующая схема:

• автоматическая станция отделяется от объекта у самой поверхности баллонами-амортизаторами;

• обеспечивается круговая амортизация при помощи надутых баллонов за счет работы адиабатического сжатия в них газа;

• станция выполняется яйцевидной формы и закрепляется между баллонами-амортизаторами, что обеспечивает ее статическую ориентацию на поверхности с баллонами и без них;

• разрыв связей между амортизаторами детонирующим шнуром и их сброс со станции;

• надув баллонов-амортизаторов производится до отделения АЛС.

Применение баллонов с газом для отделения АЛС и ее амортизации позволило получить уменьшение скорости удара на 13,6 кгс, без применения специального механизма, перегрузки не более 200 g при посадке на грунт с механическими характеристиками от пылевидного до скального.

Автоматическая лунная станция представляет собой герметичный контейнер из алюминиевого сплава. На корпусе снаружи установлены: телевизионная камера Я-198, 3 двухгранные зеркала, штыревые антенны и лепестки, автоматически раскрывающиеся после посадки.

Лепестки в открытом стоянии являются предающими антеннами, а в закрытом состоянии – приемопередающими антеннами и одновременно служат для защиты телевизионной камеры, штыревых антенн и зеркал от повреждения во время посадки, а также для придания станции большой устойчивости на лунном грунте.

При закрытых лепестках станция имеет яйцевидную форму, что при низком расположении центра тяжести обеспечивает статическую устойчивость станции на ровной поверхности. После раскрытия антенн станция устанавливается с помощью лепестков под углом ~ 16° относительно вертикали к поверхности. Этот наклон позволяет приблизить границу обзора лунного ландшафта к объективу телевизионной головки.

До установки телевизионной камеры Я-198, на первых пяти летных объектах была установлена телевизионная камера «Волга» ВО12Б. Замена телевизионной камеры камерой Я-198 позволила уменьшить вес АЛС на 4,2 кг и изменить состав научной аппаратуры. Для предохранения подвижных элементов оптической головки телекамеры «Волга» от возможных отказов при работе в вакууме на корпусе АЛС вначале предполагалось установить сферический иллюминатор со стеклом диаметром 110 мм и толщиной 12 мм. Ввиду сложности изготовления сферического стекла, удовлетворяющего высоким оптическим требованиям, иллюминатор со сферическим стеклом был заменен на иллюминатор с цилиндрическим стеклом диаметром 85 мм.

Установка иллюминатора потребовала принятия специальных мер для защиты стекла от возможного выпадания на нем при отрицательных температурах влаги в виде инея.

В связи с этим внутри корпуса АЛС был установлен для осушения атмосферы влагопоглотитель – циолит NaA, а кроме того, была проработана возможность создания прозрачной влагорастворяющей смазки наносимой на внутреннюю поверхность иллюминатор слоем в один миллиметр. Смазка могла растворять выпадающую на стекло иллюминатора влагу, не давая ей кристаллизоваться, что улучшало видимость. Но смазка не была применена, так как на последних объектах телекамера «Волга» была заменена прибором Я-198, для которого не требовалась установка иллюминатора.

Трехгранные зеркала на объекте были установлены на АЛС для пусков объекта Е-6: в 1965 году. Одновременно с зеркалами, на ленточных антеннах были подвешены на гибких нитях эталоны яркости. Зеркала позволяют получить стереоскопическое изображение шести участков лунной поверхности, а эталоны яркости, имеющие различную окраску с известными коэффициентами отражения, дают возможность оценить альбедо лунных пород в районе посадки. Кроме того, по положению эталонов яркости, возможно, определить наклон станции.

Внутри гермокорпуса АЛС размещены: радиоаппаратура (блок Я-191), научная аппаратура, источники тока (блоки 605 и 606) и система терморегулирования. Гермоконтейнер АЛС заправляется азотом до давления 1,2 атм. Точка росы азота до установки камеры Я-198 принималась равно – 35°С, а после установки камеры, в связи со снижением требований по сухости атмосферы, гермоконтейнер стал заправляться более влажным азотом с точкой росы – 20°С.

<…>

На последних объектах в АЛС устанавливались счетчик космических лучей КС-217 и гамма-спектрометр^[48]. Счетчик космических лучей предназначается для изучения космического излучения на траектории и для изучения жестких излучений на поверхности Луны, а гамма-спектрометр предназначается для изучения лунных пород.

Прибор ТСЛ-1 был установлен на КТДУ (на гермостыке корпуса системы управления и КТДУ), а усилитель УПСЛ – на раме прибора И–100 внутри гермокорпуса. Целью установки прибора была проверка в летных условиях оптического измерителя кажущейся угловой скорости, предназначенного для использования в системе управления посадкой на Луну.

Из-за ограничений по освещенности района посадки (прибор не может работать в тени) и ограничения по весам прибор ТСЛ-1 был установлен только объекте Е-6 № 9.

Регулирование теплового режима внутри корпуса АЛС осуществляется водяной испарительной системой терморегулирования состоящей из радиатора, вентилятора и блока автоматики. Радиатор состоит из 8 бачков с водой (запас воды – 3 кг), соединенных общим коллектором. Бачки выполнены в виде сферы с припаянными ребрами для увеличения площади теплообмена. Внутренняя полость бачков соединяется с вакуумом через электроклапан. От внешних тепловых потоков корпус АЛС защищен специальной тепловой экранно-вакуумной изоляцией.

Для амортизации удара при посадке на корпусе АЛС установлена система амортизации, стоящая из двух заполняемых гелием баллонов амортизаторов, связанных друг с другом капроновыми лентами. Баллоны-амортизаторы БНВ-2 состоят из резиновой камеры (толщиной 0,5 мм) и защитной оболочки из высокопрочной капроновой ткани. После посадки баллоны амортизаторы отбрасываются с помощью детонирующего шнура.

В полете баллоны-амортизаторы укладываются вокруг АЛС и закрываются специальной термоукупоркой, обеспечивающей необходимый тепловой режим баллонов амортизаторов. На первых объектах была применена мягкая сбрасываемая термоукупорка. Она состояла из термочехла, выполненного в виде 2-х капроновых оболочек со слоем поролона между ними, и 2-х пирозамков. При установке на АЛС термочехол зашнуровывался двухслойной стеклянной лентой, которая в центре термочехла зачековывалась металлической чекой. Расчековка термочехла производилась пирозамком, команда на который подавалась одновременно с командой на наддув баллонов-амортизаторов. После расчековки термочехол раскрывался и повисал на бобышке, прикрепленной к одному из баллонов. В момент сброса отделяемых перед торможением отсеков производился сброс термоукупорки.

Однако при полете объекта № 10 в мае 1965 г. было установлено, что в момент наддува амортизации укупорка была преждевременно сброшена (разрушился узел крепления, удерживающий термоукупорку на баллоне-амортизаторе), что привело к большим возмущениям объекта (объект закрутился с постоянной угловой скоростью ~ 3°/сек).

После майского пуска была введена несбрасываемая термоукупорка, которая привязывалась в 8 точках к баллонам-амортизаторам и вместе с АЛС отделялась от объекта перед посадкой. Весила эта термоукупорка 3,5 кг. В связи с тем, что эта термоукупорка была нетехнологичной (трудно контролировать её сборку) в соответствии с исходными данными П1182-9 она была заменена на объекте № 13 новой жесткой несбрасываемой термоукупоркой. Новая термоукупорка состоит из 4-х лепестков, шарнирно закрепленных на ложементе. В основании каждого лепестка лежит пластмассовый каркас, с наружной стороны которого закреплен слой поролона, покрытый тканью-авизентом. Лепестки связываются друг с другом петлями из стеклоленты и зачековываются в верхней части чекой, выдергиваемой пирозамком в момент наддува амортизации. Установка этой термоукупорки весом около 10 кг стала возможной при увеличении выводимого веса за счет изменения наклонения с 65° на 52°.

В целях экономии затрат топлива при торможении на последующих объектах целесообразно ввести сброс термоукупорки, а высвободившийся вес использовать для установки дополнительной научной аппаратуры.

Наддув баллонов-амортизаторов производится по команде сброса отделяемых отсеков с помощью пневмосистемы, установленной на корсете блока баков КТДУ. Пневмосистема наддува состоит из 3-х шар-баллонов объемом 2,64 л. каждый и воздушно-арматурного блока. Наддув амортизаторов производится гелием, время наддува составляет по сравнению с другими газами. В шар-баллоны заправляется 0,321 кг гелия, с тем, чтобы с учетом температурного режима к моменту наддува давление в них было 255-260 кгс/см², что обеспечивает после перепуска всего газа давление в баллонах – амортизаторах около 1 кгс/см².

Эта пневмосистема установлена на объекте № 13. На всех предшествующих объектах наддув амортизаторов производился на участке стабилизированного полета объекта за 4 минуты до включения двигателя, это позволило сбрасывать пневмосистему наддува весом 11,5 кг вместе с отдельными отсеками и тем самым обеспечивался вес АЛС, необходимый для передачи телевизионного изображения с Луны. Однако, в связи с тем, что стабилизирующие моменты системы САН на участке наддува малы, то случайное нарушение герметичности баллонов (как это произошло на объекте № 12 из-за разрушения кронштейна крепления лепестков АЛС) могло вызвать потерю стабилизации объекта. Поэтому наддув был перенесен на участок работы двигателя, а пневмосистема наддува была перенесена с отделяемого отсека 1 на КТДУ.

Дополнительный вес, необходимый для переноса пневмосистемы был получен за счет перехода к пускам с наклонением ~ 52°.

<…>

Глава ХI
Телевизионное устройство автоматической лунной станции.

Одной из главных задач, которые ставились перед объектом Е-6, было получение телевизионных изображений с поверхности Луны. Для решения этой задачи необходимо было рассмотреть комплекс вопросов, связанных с физическими условиями на Луне, с конструкцией станции, выбором радиолинии и телевизионного устройства. После рассмотрения этих вопросов были сформулированы требования к телевизионному устройству, основными из которых являются:

• обеспечение кругового обзора местности,

• минимальный различаемый размер предметов должен быть 10–20 мм,

• обеспечение передачи изображений при вертикальном положении станции и при наклоне ее до 90°,

• изображения должны быть высокого качества с четкостью не менее 250 строк,

• обеспечение качественных и контрастных изображений при различной освещенности на Луне, при различных высотах Солнца над горизонтом,

• минимальный вес и минимальные размеры.

Разработка телевизионного устройства для объекта была начата во ВНИИ-380. Вначале было предложено телевизионное устройство с электронным разложением изображения. Оно состояло из 2-х частей: телевизионной камеры и оптической головки. Телевизионная камера устанавливалась внутри верхней полуоболочки АЛС, а оптическая головка – снаружи. Между оптической головкой и камерой на полуоболочке размещался плоский иллюминатор. Это телевизионное устройство имело ряд недостатков:

• оно получилось громоздким и тяжелым, вес всей системы был около 10 кг;

• имело большое потребление – около 30 Вт;

• оптическая головка должна была работать в вакууме, что надежность, так как в то время не было электродвигателей ми смазок, надежно работающих в вакууме, и в то же время трудно было обеспечить на ней заданный температурный режим.

Для устранения этих недостатков во ВНИИ – 380 были проведены дополнительные исследования, в результате которых было предложено новое телевизионное устройство «Волга» с механическим разложением изображения. Вес устройства был снижен до 3,4 кг, а потребление до 12–15 Вт. Телевизионная камера с оптической головкой устанавливалась внутри гермоконтейнера АЛС на его верхней полуоболочке та, что оптическая головка высовывалась наружу из контейнера и через цилиндрический иллюминат ор осматривала окружающую местность.

Телевизионным устройством «Волга» были оснащены пять первых объектов Е-6:, а на всех последующих объектах оно было заменено телевизионным устройством Я-198, разработки НИИ–885. Прибор Я-198 давал большую четкость изображения и имел меньший вес, меньшие габариты и потребление чем камера «Волга». Основные характеристики телевизионного устройства Я-198 приведены в таблице № 12.

№ п/п	Наименование, характеристики	Значение
1.	Вес	1,3 кг
2.	Потребление	3 Вт
3.	Количество строк в круговой панораме	6000
4	Количество элементов разложения в строке	500
5	Диафрагмирование	1:1, 9, имеется автоматическая подстройка коэффициента усиления
6.	Границы четко изображенного пространства	от 2 м до ∞
7.	Минимальный различаемый размер предметов	15 мм с расстояния 2 м
8.	Угол зрения объектива	30°
9.	Фокусное расстояние объектива	12,5 мм
10.	Время передачи круговой панорамы	100 минут
11.	Реверс осмотра	имеется
12.	Время ускоренного просмотра местности	20-30 минут

Установка телевизионного устройства Я-198 позволила снять с АЛС иллюминатор, весом 1,1 кг и влагопоглотитель, весом 1 кг, который устанавливался для предохранения стекла иллюминатора от запотевания. Таким образом, замена камеры «Волга» прибором Я–198 , позволила сэкономить 4,2 кг в весе станции, что позволило изменить состав аппаратуры в АЛС и установить научный прибор – гамма – спектрометр. Кроме того, в связи со снятием влагопоглотителя, намного упростилась технология подготовки АЛС на технической позиции: отпала трудоемкая операция по установке осушителя, требовавшая быстрой смены атмосферы в АЛС.

Телевизионная камера представляет собой цилиндр диаметром 75 мм и длинной 217 мм. В центре цилиндра имеется фланец, с помощью которого прибор устанавливается на гермокорпусе так, что нижняя часть камеры утапливается внутрь корпуса, см. рис. 35. Электронная часть прибора с оптической головкой смонтированы внутри корпуса. Корпус прибора герметичен, внутри поддерживается давление ~120 мм рт. ст. с помощью стравливающего клапана. В верхней части корпуса прибора для обзора окружающей местности имеются окна, затянутые тонкой териленовой пленкой, толщина пленки 50 мкм.

Угол зрения объектива телевизионной головки равен 30°, при этом 18° лежат ниже горизонтальной плоскости, а 12° над ней. Такое расположение угла зрения выбрано с целью уменьшения расстояния до ближайших участков поверхности и получения большей информации о поверхности при любом наклоне станции.

Прибор Я-198 дает изображение панорамы окружающей местности. Принцип разложения изображения – механический. Развертка изображения по вертикали осуществляется сканированием вниз и вверх луча зрения при повороте зеркала оптической головки вокруг горизонтальной оси, а развертка по горизонтали – вращением всей головки вокруг вертикальной оси. Включается прибор Я-198 по команде программно – временного устройства или по КРЛ. Для экономии энергии в приборе предусмотрен реверс осмотра и ускоренный поворот головки с получением несинхронного изображения, позволяющий быстро проходить малоинтересные места панорамы. Для регулирования чувствительности телевизионного устройства и получения контрастных изображений поверхности имеется специальное фотоустройство, с помощью которого в зависимости от поверхности интегральной освещенности передаваемого участка поверхности регулируется коэффициент усиления видеосигнала. Сигнал с фотоустройства выведен на телеметрию, что сразу позволяет судить об освещенности на Луне в момент получения изображений поверхности.

Рис. 35. Установка телевизионной камеры Я-198 на АЛС. Рис. 35. Установка телевизионной камеры Я-198 на АЛС.

Для увеличения информации о поверхности, получаемой по лунной панораме, на верхней полуоболочке АЛС кроме телевизионного устройства установлены три двухгранные зеркала, в которых должны отражаться участки лунной поверхности в шести направлениях. Двухгранные зеркала позволяют получить стереопары на лунной панораме. Несмотря на то, что эти стереопары составляют порядка 4% от всей площади панорамы, они позволяют получить примерный масштаб лунной панорамы и построить примерный план окружающей местности. На концах штыревых антенн подвешены марки, являющиеся отвесами и в то же время эталонами яркости. По этим маркам предполагалось определять наклон станции и отражательную способность поверхности Луны. Изображение поверхности Луны, переданные автоматической «Луна-9» свидетельствуют о том, что телевизионное устройство работало четко и полностью выполнило поставленную перед ним задачу.

Выводы

1. Пуском объекта Е-6 31 января 1966 г. и осуществлением 3 февраля мягкой посадки на поверхность Луны автоматической станции «Луна-9» закончился первый этап по изготовлению и отработке объекта.

2. С борта станции «Луна-9» получено телевизионное изображение структуры лунной поверхности с разрешением до 1-2 мм и микрорельефа типичной поверхности лунного моря в районе посадки. Эти данные о поверхности Луны имеют большую научную и практическую ценность. Они позволяют разработать более простые и надёжные системы посадки для будущих автоматических аппаратов, так и для корабля с человеком на борту.

3. Работа, как всего объекта, так и его отдельных систем в полете, при посадке и на поверхности Луны показала правильность всех принятых решений при проектировании и разработке.

4. При наземных и летных испытаниях, проведенных в 1962–1965 гг. были отработаны принципиальные вопросы работы ракетно-космического комплекса для мягкой посадки на Луну и его отдельных систем. Весь процесс отработки комплекса для мягкой посадки на Луну еще раз подтвердил, что задача подобной сложности может быть решена только после проверки и отработки систем в условиях реального полета.

5. На последующих автоматических лунных станциях объекта Е-6 можно и необходимо получить, наряду с телевизионным изображением, данные о механических характеристиках и химическом составе лунных пород.

6. Комплекс систем мягкой посадки объекта Е-6 при незначительных доработках конструкции и автоматики позволяет создать спутник Луны.

Для составления настоящего отчета использовались проектные материалы по объекту и его системам техническая документация, материалы по наземным и летным испытаниям, а также техническая переписка за 1959–1966 гг.

<…>

РГАНТД. Ф. 213. Оп. 1-1. Ед. хр. 86. Л. 3 – 10; 95 – 103; 195 – 200; 222 – 223. Машинопись. Копия.

 

---

[1] Космическое телевидение (космовидение) – передача изображений с борта и на борт космического аппарата, находящегося в космическом пространстве или на поверхности другой планеты (Большой энциклопедический словарь).

[2] Научно-исследовательский институт 885 (НИИ-885) был создан Постановлением Совета Министров СССР № 1017-419 от 13.05.1946 г. на базе завода № 1 НКО СССР. В 1966 г. институт переименован в Научно-исследовательский институт приборостроения (НИИП). После запуска первого искусственного спутника Земли институт активно участвовал в выполнении правительственных программ освоения космического пространства, реализуя приоритетные задачи страны в этой области. В результате выполнения обширных программ по ракетно-космической тематике институт занял ключевые позиции в создании радиотехнических и оптико-электронных систем для решения задач по основным направлениям. В том числе: исследования Луны; создание космические телевизионных систем.

[3] Всесоюзный научно-исследовательский институт телевидения (ВНИИТ) организован 5 сентября 1935 года в соответствии с Постановлением Совета труда и обороны СССР от 07.04.1935 г. на базе лабораторий НИИ телемеханики, Ленинградского физико-технического института и Центральной радиолаборатории. Задачей института было развитие электронного телевидения, разработка телевизионной техники в разных направлениях. В течение десятилетий институт создавал комплексы телевизионного оборудования для космических аппаратов различного назначения.

[4] Опытно-конструкторского бюро № 1 (ОКБ-1) – с 14 августа 1954 г. стало самостоятельной организацией (выделено из НИИ-88). В 1966 г. преобразовано в Центральное конструкторское бюро экспериментального машиностроения (ЦКБЭМ).

[5] Селена (др.-греч. Σελήνη, лат. Luna) – одно из божеств греческой мифологии, известное также под именем Мене (Мена).

[6] Гиппарх Никейский (ок. 190 до н.э. – ок. 120 до н.э.) – древнегреческий астроном, механик, географ и математик II века до н.э., часто называемый величайшим астрономом античности.

[7] Галилео Галелей (1564–1642) – итальянский физик, механик, астроном, философ и математик, оказавший значительное влияние на науку своего времени. Он первым использовал телескоп для наблюдения небесных тел и сделал ряд выдающихся астрономических открытий. Галилей – основатель экспериментальной физики.

[8] Джованни Баттиста Риччоли (1598–1671) – итальянский астроном и теолог, автор труда «Новый Альмагест» (Almagestum Novum) – свода астрономических знаний своего времени.

[9] Хабаков Александр Васильевич (р. 1904) – советский геолог. Доктор геолого-минералогических наук (с 1964). Ст. научный сотрудник Всесоюзного научно-исследовательского геологического института. Исследования по истории геологоразведочных знаний, по сравнительной геологии Луны, по геологии и полезным ископаемым различных районов СССР, по литологии и палеогеографии, по палеонтологии и стратиграфии.

[10] Келдыш Мстислав Всеволодович (1911–1978) – советский ученый в области прикладной математики и механики, крупный организатор советской науки, один из идеологов советской космической программы. Академик АН СССР (1946; член-корреспондент 1943), с 1953 член Президиума, в 1960–1961 вице-президент, в 1961–1975 президент, в 1975–1978 член Президиума АН СССР. Трижды Герой Социалистического Труда (1956, 1961, 1971).

[11] Королев Сергей Павлович (1907–1966) – советский ученый, конструктор, главный организатор производства ракетно-космической техники и ракетного оружия СССР и основоположник практической космонавтики. Одна из крупнейших фигур XX века в области космического ракетостроения и кораблестроения. Сергей Королёв является создателем советской ракетно-космической техники, обеспечившей стратегический паритет и сделавшей СССР передовой ракетно-космической державой, и ключевой фигурой в освоении человеком космоса, создателем практической космонавтики.

[12] Черток Борис Евсеевич (1912–2011) – советский и российский ученый-конструктор, один из ближайших соратников С.П. Королева. Академик РАН (2000), Герой Социалистического Труда (1961).

[13] Раушенбах Борис Викторович (1915–2001) – советский и российский физик-механик, один из основоположников советской космонавтики, академик АН СССР, академик РАН, лауреат Ленинской премии (1960).

[14] Скиатрон – (от греч. skia – тень) – электронно-лучевой прибор, экран которого покрыт кристаллическим слоем галогенида щелочного металла или содалита.

[15] Государственный астрономический институт АН СССР им. П.К. Штернберга (ГАИШ). Создан в 1931 г. на базе Астрономической обсерватории Московского университета.

[16] Главная астрономическая обсерватория в Пулкове основана в 1827 г. согласно решению Петербургской Академии наук.

[17] Астрономическая обсерватория Харьковского государственного университета. Создана в 1808 г. на базе астрономического кабинета в Харьковском университете. Современная Харьковская астрономическая обсерватория основана в 1888 г. под руководством Г.В. Левицкого.

[18] Центральный научно-исследовательский институт геодезии, аэросъёмки и картографии (ЦНИГАиК). Основан в 1928 году.

[19] Машиностроительным заводом имени С.А. Лавочкина – Создано в апреле 1937 года как авиационный завод Народного комиссариата оборонной промышленности СССР на базе бывшей мебельной фабрики Наркомлеса. Приказом НКОП № 0121 от 1 июня 1937 года заводу был присвоен № 301. В 1960 г. решением Правительства ОКБ-301 получило новое наименование – Машиностроительный завод имени С.А. Лавочкина.

[20] Шаронов Всеволод Васильевич (1901–1964) – советский астроном.

[21] Сытинская Надежда Николаевна (1906–1974) – советский астроном.

[22] Дисторсия (от distorsio лат. – искривление) – оптический эффект, в следствии которого искривляются линии на фотографии.

[23] Изофоты – линия на поверхности, соединяющая точки с равной освещенностью, выраженной в фотах (Большая советская энциклопедия).

[24] Сенситометрические характеристики являются разновидностью модуляционных характеристик. Сенситометрия (от лат. sensitivus – чувствительный и греч. μετρέω – измеряю) – учение об измерении свойств светочувствительных материалов. Является одним из разделов метрологии.

[25] Липский Юрий Наумович (1909–1978) – советский астроном. В ГАИШ работал ассистентом, старшим научным сотрудником, заведующим лабораторией фотометрии и спектроскопии (1953–1964). В 1964 создал и возглавил Отдел физики Луны и планет ГАИШ.

[26] Цветоделение – технологический этап воспроизведения цветного изображения, при котором свет сложного спектрального состава разделяется на несколько монохромных полутоновых составляющих, каждая из которых содержит информацию только об одном цвете или другом параметре цветового пространства. Полученные в результате цветоделения изображения называются цветоделенными.

[27] Поляриметрия – методы физических исследований, основанные на измерении степени поляризации света и угла поворота плоскости поляризации света при прохождении его через оптически активные вещества.

[28] Хронизатор – (от греч. chrdnos – время) – устройство, с помощью котоporo обеспечиваются все необходимые временные соотношения при формировании запускающих, отсчетных и других жестко стабилизирующих во времени импульсов. Применяется в радиолокационных станциях, передающих телевизионных станциях, системах многоканальной импульсной связи и т.д.

[29] Диск Нипкова – механическое устройство для сканирования изображений, изобретенное немецким техником Паулем Нипковым в 1884 году. Этот диск являлся неотъемлемой частью многих систем механического телевидения.

[30] Зеркальный барабан, носящий название колеса Вейлера. Применяется в аппарате, предложенном в 1898 г. Вейлером, осуществляющем проектирование телеизображения на экран.

[31] Шлейфовый осциллограф – прибор для визуального наблюдения и автоматической регистрации фотографическим методом физических процессов (например, деформации, изменений температуры, давления, скорости), периодических (с частотой повторения от долей ГЦ до 10–15 кГц), апериодических и одиночных.

[32] Фототелеграфия – область науки и техники, охватывающая изучение теоретических основ факсимильной связи, разработку способов передачи неподвижных плоских изображений на расстояние по каналам связи и создание аппаратуры для реализации этих способов; исторически включается в телеграфию как один из ее разделов. (Большая советская энциклопедия).

[33] Спираль Архимеда – плоская кривая, которую вырисовывает точка, движущаяся с постоянной скоростью от центра окружности по ее радиусу, окружность которого вращается также с постоянной угловой скоростью.

[34] Иконоскоп – первая электронная передающая телевизионная трубка, изобретена и запатентована В.К. Зворыкиным. В основе работы иконоскопа лежат явления внешнего фотоэффекта и накопление зарядов.

[35] Супериконоскоп – телевизионная передающая трубка с накоплением заряда и переносом изображения с фотокатода на диэлектрическую мишень. В отличие от иконоскопа, основу которого составляла светочувствительная мозаика, супериконоскоп содержит сплошной фотокатод и сплошную мишень, разделенные промежутком.

[36] Ортикон – чувствительная телевизионная передающая трубка, позволяющая производить передачи слабо освещенных объектов.

[37] Суперортико́н (от супер- и ортикон), в англоязычной терминологии image orthicon – передающая телевизионная трубка с накоплением заряда, использующая перенос изображения с фотокатода на двустороннюю мишень, считывание изображения с мишени медленными электронами и содержащая блок усиления сигнала вторичным электронным умножителем.

[38] Видикон – передающая телевизионная трубка с накоплением заряда, действие которой основано на внутреннем фотоэффекте.

[39] Диссектор (от лат. dissector – тот, кто рассекает; англ. image dissector) – передающий электронно-лучевой прибор без накопления заряда для преобразования оптического изображения в последовательность электрических сигналов; работает на основе внешнего фотоэффекта.

[40] Кондуктрон – передающий электронно-лучевой прибор мгновенного действия, в котором для преобразования оптического изображения в последовательность электрических импульсов используется внутренний фотоэффект.

[41] Анаморфотный объектив используется для преднамеренного изменения изображения оптическим способом, подразумевающее различный масштаб преобразования в двух взаимно перпендикулярных направлениях. В результате анаморфирования изменяются пропорции изображения: из квадрата получается прямоугольник или ромб, а из круга – эллипс.

[42] Фототелеграфная аппаратура, предназначенная для высококачественной репродукции полутоновых изображений, должна удовлетворять условию правильного воспроизведения полутонов и иметь линейную полутоновую характеристику.

[43] Растр – это порядок расположения точек (растровых элементов) на изображении.

[44] Научно-исследовательский институт фототелеграфной и специальной техники (НИИ-778) – образован Постановлением Совета Министров СССР от 4 ноября 1952 г. № 4679-1864сс и приказом Министерства промышленности средств связи СССР от 6 ноября 1952 г. № 750сс на базе Научно-исследовательского института-106 (НИИ-106) и НИИ-56.

[45] Диафрагмирование – уменьшение действующего относительного отверстия фотографического объектива.

[46] Гамма-спектроскопия − раздел физики атомного ядра, посвященный исследованию энергетических спектров гамма(γ)-излучения (зависимостей числа γ-квантов от их энергии), испускаемого атомными ядрами в распадах и реакциях.

[47] Антенно-фидерное система – совокупность антенны и фидерного тракта, входящая в качестве составной части в радиоэлектронное изделие, образец, комплекс.

[48] Гамма-спектрометр – прибор для измерения спектра гамма-излучения.