АМС

Приходилось ли вам когда-нибудь смотреть на Луну в телескоп? Поймать ее в поле зрения объектива удается не сразу. А поймав, вы не сможете удержать трубу в руках так, чтобы все время видеть Луну. Малейшее движение, и изображение лунного диска ускользает. Приходится ставить телескоп на устойчивую треногу.

Пожалуй, так же трудно «поймать в кадр» и изображение Луны фотоаппаратом с телеобъективом, фокусное расстояние которого равно 500 мм или 200 мм. (Ведь такие объективы представляют собой маленькие телескопы!) Но именно такая задача была поставлена перед фотографической установкой автоматической межпланетной станции. Как же АМС справилась с этой трудной задачей?

Можно было, например, установить фотоаппараты АМС на шарнирах таким образом, чтобы они по команде с Земли в нужный момент могли быть повернуты своими объективами в сторону Луны. Но можно было закрепить фотоаппаратуру неподвижно в корпусе АМС, а для фотографирования повернуть всю станцию вместе с фотоаппаратом, выбран был второй вариант, как наиболее целесообразный для того, чтобы достигнуть устойчивого положения АМС в пространстве.

На борту АМС имелась специальная система ориентации, в задачу которой входило повернуть верхнее днище с фотоаппаратом в направлении Луны и удерживать АМС в этом положении.

Система ориентации сработала в тот момент, когда направление солнечных лучей совпало с направлением отраженных от Луны лучей Солнца, то есть АМС оказалась на прямой Солнце — Луна (см. рис.).

Система ориентации прежде всего прекратила с помощью управляющих реактивных двигателей произвольное вращение АМС, возникшее в момент отделения ее от последней ступени ракеты. Затем с помощью солнечных датчиков (см. цв. вкладку) нижнее днище АМС было сориентировало на Солнце. Этим самым верхнее днище с фотообъективами оказалось направленным на Луну. После этого соответствующее оптическое устройство отключило ориентацию на Солнце и произвело «точную подстройку». Так объективы фотоаппарата были нацелены на Луну. Система ориентации удерживала изображение Луны в поле зрения аппарата в течение всего времени фотографирования.

Фотосъемка поверхности Луны продолжалась в течение 40 мин. Два объектива с фокусными расстояниями 200 и 500 мм позволили получить фотографии лунной поверхности в двух масштабах. Объектив с фокусным расстоянием 200 мм давал изображение диска, полностью вписывающееся в кадр на специальной 35-миллиметровой фотопленке. При помощи объектива с фокусным расстоянием 500 мм производилась съемка в крупном масштабе с более детальным изображением части лунного диска. Поскольку Луна с обратной стороны снималась впервые и время экспозиции определить было трудно, то для получения наилучшего снимка экспозиция автоматически менялась. Автоматически, по заданной программе производилась и обработка фотопленки. Программа осуществлялась движениями кулачковых механизмов.

Проектируя фотосъемочную аппаратуру для автоматической межпланетной станции, ученые предусмотрели меры, устраняющие влияние состояния невесомости на процесс проявления пленки. Была также предусмотрена специальная защита для предотвращения вуалирования пленки под действием космического излучения.

Итак, фотографирование Луны закончилось. Пленка автоматически проявлена, отфиксирована, промыта и высушена. Но получились ли снимки? Этого сказать было нельзя до тех пор, пока они не были переданы на Землю.

АМС не может вернуться на Землю в целости и сохранности. Войдя в плотные слои атмосферы, она сгорит. Сгорит и фотопленка. Необходимо было передать фотографии обратной стороны Луны прямо из космоса. И вот такая передача фотографии Луны была осуществлена при помощи фототелевизионной аппаратуры, подобно тому как это происходит при передаче кинофильмов по телевидению.

Для преобразования изображения, имеющегося на негативной пленке, в электрические сигналы использовалась специальная малогабаритная просвечивающая электронно-лучевая трубка с высокой разрешающей способностью и устойчиво действующий фотоэлектронный умножитель. Для отклонения луча электроннолучевой трубки были применены экономичные низкочастотные развертывающие устройства, собранные на полупроводниковых приборах. Передача изображения фотографии Луны производилась так же, как и в телевидении, — по строчкам, то есть вся фотография разделялась на большое количество полос, число которых доходило до 1 000. Изменение яркости луча при быстром движении его по строчкам-полоскам передавалось в эфир через передатчики и антенну. Число строк передачи изображения менялось с изменением расстояния от Земли до АМС. При приближении к Земле число строк, на которые разлагалось изображение, увеличивалось, при удалении — уменьшалось.

Характерная особенность передачи изображения фотографии Луны состоит в том, что эта передача осуществлялась в десятки тысяч раз медленнее, чем это происходит при обычной телевизионной передаче. Дело в том, что уровень помех различного рода в космическом пространстве значительно возрастает. Здесь уже начинают сказываться шумы космического радиоизлучения, исходящие от Солнца и звезд. Кроме того, при наибольшем удалении автоматической межпланетной станции от Земли принимаемая часть мощности-излучения ее передатчика в 100 миллионов раз меньше средней мощности, принимаемой обычным телевизионным приемником. Для приема таких слабых сигналов требуются очень чувствительные приемники, уровень шумов на выходе которых должен быть, весьма небольшим.

Вот для того, чтобы в наземном приемнике можно было легко выделить передаваемое по эфиру изображение Луны из шумов, создаваемых космическим излучением и устройством самого приемника, и была применена медленная передача изображения.

Важной особенностью работы автоматической межпланетной станции было и то, что на одной и той же волне производилась передача как фотографии Луны, так и множества других сообщений: например, координат положения ракеты в пространстве, температуры внутри станции, сведений о работе различных приборов, интенсивности космического излучения и т. д. Общий объем научной информации, передававшийся с борта АМС, намного превосходил тот объем информации, который передавался с первой и второй советских космических ракет. В отличие от первой и второй космических ракет передача информации велась не импульсами, а непрерывно, что значительно увеличивало дальность радиосвязи, хотя мощность бортовых радиопередатчиков не превышала нескольких ватт.

Радиосвязь с ракетой была двусторонней, то есть она осуществлялась не только с ракеты на Землю, но и с Земли на ракету. Это было необходимо потому, что на межпланетную станцию требовалось подавать различные команды.

По команде с Земли, например, радиопередающая аппаратура на ракете включалась лишь в определенное время. Иначе говоря, передача различных сообщений с ракеты, в том числе и передача изображения Луны, велась в определенные часы, сеансами. Этим достигалась экономия расходования энергии на ракете. Почти во всей аппаратуре станции были применены полупроводники и другие малогабаритные детали.

Для надежности радиосвязи на автоматической межпланетной станции были установлены запасные радиопередатчики и другая аппаратура, которые, также по команде с Земли, могли быть заменены в случае порчи основной аппаратуры.

Сигналы изображения Луны регистрировались различной аппаратурой. Изображение Луны записывалось на магнитную ленту, на электронно-лучевую трубку с длительным послесвечением и на электрохимическую бумагу. Все эти материалы использовались при изучении невидимой части Луны.

С помощью радиоаппаратуры, установленной на межпланетной станции, впервые в истории человечества была осуществлена радиосвязь и переданы изображения на огромные расстояния, доходящие до 470 тыс. км.

Инженер Л. КУПРИЯНОВИЧ