Как было получено изображение обратной стороны Луны
Шрифт:
Ранее было показано, что мощность принятого на Земле сигнала бортового радиопередатчика в десятки тысяч раз меньше необходимой для создания достаточно удовлетворительного телевизионного изображения. Это сравнение фактической и требуемой мощностей соответствует передаче 25 кадров в секунду при числе строк разложения, равном 1 000.
Для передачи на Землю изображения высокой четкости советские специалисты уменьшили скорость передачи сигналов изображения Луны в десятки тысяч раз, благодаря чему и удалось главным образом решить проблему передачи изображений на космические расстояния.
Допустим, что скорость передачи понижена в 45 000 раз по сравнению с используемой в телевизионном вещании. Тогда время передачи одного кадра изображения составит:
Передача
В обычном телевидении слитное и немелькающее изображение получается благодаря использованию ряда особенностей зрения человека и главным образом инерционности зрительного восприятия и конечной разрешающей способности глаза.
Инерционность зрительного восприятия проявляется в том, что после начала светового раздражения, имеющего постоянную интенсивность, ощущение (кажущаяся яркость) постепенно нарастает, а после окончания раздражения так же постепенно падает. Благодаря этому свойству при достаточно быстрых периодических изменениях яркости рассматриваемого объекта глаз перестает реагировать на эти изменения и воспринимает лишь среднее значение яркости. Частота периодического изменения яркости объекта, при которой прекращаются мелькания, раздражающие глаз, и начинает восприниматься лишь средняя яркость объекта, называется критической частотой мельканий. Она составляет для различных условий наблюдения и свойств изображения 10–20 мельканий в секунду. Критической частотой мелькания определяется частота повторения телевизионных кадров.
Таким образом, если мы будем воспроизводить на приемном конце изображение с той же скоростью, с какой производится передача сигналов изображения с межпланетной станции, то слитного изображения, казалось бы, получить нельзя, ибо электронный луч будет слишком медленно перемещаться по экрану приемной трубки. Только на то, чтобы прочертить одну строку, ему понадобится несколько секунд.
Каким образом может быть решена эта проблема?
Непрерывность зрительного восприятия изображения в этом случае в принципе может быть получена за счет использования таких приемных трубок, которые обладают большим временем послесвечения экрана. Трубки обычного устройства таким большим временем послесвечения не обладают. Правда, сейчас уже существуют специальные трубки, предназначенные для длительного сохранения изображения на экране. Кроме того, в настоящее время разработаны такие приборы, которые позволяют производить запись электрических сигналов медленно, а считывать их — со скоростью, во много раз превышающей скорость записи.
Существуют и другие методы передачи сигналов изображения и последующего воспроизведения их с необходимой скоростью. Подробно об этом будет рассказано дальше.
Необходимо отметить и то, что визуальное наблюдение изображения, создаваемого в процессе передачи, необходимо в основном для контроля работы бортовой и наземной аппаратуры. Целью передачи сигналов изображения является создание фотографических изображений, а это может быть осуществлено применением методов фототелеграфии.
Выше отмечалось, что экспозиция фотопленки на автоматической межпланетной станции умышленно изменялась от кадра к кадру. Средняя плотность обработанных негативов при этом оказывалась различной, в результате чего уровни сигналов изображения, снимаемых с нагрузки фотоэлектронного умножителя, были различными. Чтобы устранить разность уровней, был специально разработан узкополосный стабилизированный усилитель. В этом усилителе производилось автоматическое выравнивание выходного сигнала.
На качество изображения большое влияние оказывает линейность развертывающих напряжений. Известно, что реальные отклоняющие системы обладают той или иной степенью нелинейности. При этом с уменьшением частоты развертки возрастают и трудности создания линейной развертки. Трудности возникают из-за влияния посторонних магнитных полей и нестабильности высокого напряжения в электронно-лучевых трубках. Если бы можно было
Для точной работы электронно-лучевые трубки на передающей и приемной сторонах должны быть защищены не только от магнитных полей рассеяния (главным образом от источников питания), но и токи и напряжения, используемые в системах отклонения луча, должны быть свободными от фона. Особая забота должна проявляться в отношении стабильности ускоряющих напряжений электронно-лучевых трубок, так как непостоянство этих напряжений приводит к изменению чувствительности по отклонению электронного луча.
Для обеспечения хорошей линейности при малых скоростях развертки в ряде случаев используют устройства, имеющие частично механическую и частично электронную схему, так как в механической системе легче добиться лучшей линейности.
Развертывающие устройства, использовавшиеся для отклонения электронного луча трубки в межпланетной станции, обладали высокими линейностью и экономичностью.
Сложным является и вопрос синхронизации развертывающих устройств. Эта трудность также была успешно преодолена. Для синхронизации передающих развертывающих устройств с приемными устройствами на Земле использовался метод, который обеспечивал высокие помехоустойчивость и надежность работы аппаратуры.
На автоматической межпланетной станции было сделано большое количество фотографий обратной стороны Луны, для передачи которых требовалось много времени. Для ускорения процесса передачи информации о поверхности нашего естественного спутника были использованы два режима передачи сигналов. В то время, когда станция была далеко от Земли и мощность поступающих сигналов от нее была очень малой, передача осуществлялась очень медленно. При приближении к нашей планете мощность поступающих в приемные антенны сигналов со станции увеличивалась, что позволяло увеличить скорость передачи.
Советские специалисты стремились использовать любую возможность для получения максимальной информации от бортовой аппаратуры. Так, например, телевизионная система позволяла в зависимости от условий передачи осуществлять изменение числа строк, на которое разлагалось изображение Луны. Максимальное число строк доходило при этом до 1 000 на один кадр. Напомним для сравнения, что в телевизионном вещании СССР число строк равно 625, в США — 525, а в Англии — еще меньше — 405 строк. Если отношение ширины изображения к его высоте в телевизионной системе третьего советского спутника равно 1:1, то число воспроизводимых на Земле элементов составило 1000·1000=1000 000. В обычном телевидении отношение ширины изображения к его высоте составляет 4:3, т. е. можно считать, что в одной строке укладывается 625·4/3 = 833 элемента. Таким образом, системы с разложением изображения на 625 строк рассчитаны на передачу 625·833 = 520 000 элементов, а системы телевизионного вещания США и Англии — соответственно на 370 000 и 220 000 элементов. Эти примеры наглядно показывают высокую степень совершенства телевизионной аппаратуры, использованной на автоматической межпланетной станции.
Естественно, что проведение столь грандиозного научного эксперимента требовало принятия мер, обеспечивающих невосприимчивость системы в целом к каким-либо неожиданностям, могущим вызвать выход из строя того или иного ее узла. Эти меры заключались, в частности, в том что работа всей аппаратуры линии радиосвязи как на борту, так и на наземных пунктах дублировалась. Это позволило повысить надежность передачи сообщений с автоматической межпланетной станции и передачи команд с Земли на космическую станцию. В случае выхода из строя одного из приборов на борту станции или исчерпания ресурсов его работы он мог быть заменен резервным прибором. Для этого достаточно было подать соответствующую команду с наземного пункта управления.