В то время, когда мы слышим «фотография с поверхности второй планеты», то первым на ум, в большинстве случаев, приходит Марс. Оно, само собой разумеется, и не страно: сейчас мы избалованы стереоскопическими снимками HRSC, панорамами HiRISE с огромным разрешением, и марсоходом Curiosity с практически ежедневными фотоотчетами. А также в то время, когда речь идет об истории вопроса, вспоминаем успех американских миссий «Викинг».

Но мало кто не забывает (либо кроме того знает) о том, что первая в истории фотография с поверхности второй планеты взята не на Марсе и не американским аппаратом, а советской станцией «Венера-9» в 1975 году.
Смотрите кроме этого: YouTube посещает каждый седьмой обитатель планеты

Ежемесячное количество неповторимых пользователей самого популярного видеохостинга планеты превысило миллиард человек, о чём сказала его администрация. Посещаемость аккумуляторная бьёт рекорды: ежемесячная аудитория сервиса достигла миллиарда неповторимых пользователей.Иллюстрация Manish Reddy.

В этом топике я желаю вернуть историческую справедливость и поведать о том, как советским инженерам удалось создать устройство, которое удачно осуществило панорамную съемку в условиях очень агрессивной среды при температуре более 470°С и давлении в 93 атм.История советского успеха в изучении Венеры обрисована достаточно хорошо (да хоть в Википедии), исходя из этого я обозначу только главные вехи:

• В первой половине 60-ых годов XX века был послан первый в истории аппарат, предназначенный для изучения вторых планет, «Венера-1».
• 1967 год — «Венера-4» стала первым аппаратом, пробравшимся в атмосфру планеты и передавшим оттуда научные эти.
• 1970 год — спускаемый аппарат «Венера-7» совершил мягкую посадку на поверхность Венеры, информация передавалась 53 60 секунд, а также 20 мин. — с поверхности (это первый случай связи с поверхности второй планеты).
• 1975 год — первые черно-белые панорамные изображения с поверхности второй планеты («Венера-9, 10»).
• 1982 год — в первый раз были взяты цветные изображения поверхности и совершён прямой анализ грунта планеты («Венера-13, 14»).

<p>Итак, к моменту запуска «Венеры-9» у советских ученых хватало информации о тех условиях, в которых предстояло вести фотосъемку: прежде всего, это давления и параметры температуры, нужные для верного расчета инженерных конструкций (до «Венеры-4» давление воздуха считалось равным 10 атм, что стало причиной разрушению этого спускаемого аппарата еще до успехи им поверхности планеты), и параметры освещенности для корректной настройки фотоаппаратуры (так, из-за неправильных выдержек фотоснимки с «Марса-2» и «Марса-3» фактически не воображали научной сокровище).В состав научной аппаратуры спускаемого аппарата «Венера-9» входили: давления измерения и системы температуры, весов-спектрометр для определения состава воздуха, акселерометры, нефелометры (2), фотометр для изучения светового режима (3 полосы в видимой области + 2 ИК в трех телесных углах), фотометр на полосы поглощения CO2 и H2O, анемометр, гамма-спектрометр для определения содержания естественных радиоактивных элементов в венерианских породах, радиационный плотномер для определения плотности грунта в поверхностном слое планеты, панорамные телефотометры (2).Для получения изображения поверхности Венеры в месте посадки спускаемого аппарата панорамнаякамераустанавливалась в герметичном приборном отсеке, в котором в течение долгого времени обеспечивались обычные условия по давлению и температуре. Помимо этого, нужно было создать «оптическое окно» к поверхности Венеры, где давление имело возможность достигать 100 атм, а температура 500°С, и не допускать их влияния накамеру . Эти события потребовали многих уникальных технических и конструкторских ответов.

Так, за двое дней до подлета к планете производилось внутреннее захолаживание совокупности (до -10°С). Для стабилизации внутреннего температурного режима на протяжении работы на поверхности употреблялись сотовые композитные материалы с малой теплопроводностью, экранно-вакуумная изоляция, аккумуляторная батареи тепла из тригидрата азотнокислого лития, владеющего высокой температурой плавления и удельной теплоёмкостью ~30°C.

По окончании 75-минутного спуска и часовой работы на поверхности Венеры, температура в спускаемого аппарата встала с начальных -10°C до 60°C.Значительное влияние на конструктивно-компоновочную схему оказал комплекс задач, которые связаны с обеспечением разрешения и зрения необходимого поля камеры на поверхности. В НПО им. Лавочкина (разработчик аппарата) было признано самый целесообразным расположить камеру в верхней территории приборного контейнера.

Но ввиду необходимости передачи изображения как ближнего, так и дальнего замысла ось панорамирования камер была наклонена на 50° к вертикальной оси посадочного аппарата. Наряду с этим минимальное расстояние от поверхности до камеры составляло около 1 м. Так в поле зрения камеры должна была попасть часть устройства с нанесенными на нее тестовыми контрастными изображениями.

Такое размещение камеры разрешало взять изображение поверхности при малой прозрачности воздуха и выяснить фотометрические характеристики поверхности планеты, а также в случае благоприятных метеоусловий взять панораму, охватывающую большую площадь поверхности Венеры.В месте установки камеры со стороны наружной части приборного отсека размешался оптический иллюминатор цилиндрической формы:Иллюминатор был изготовлен из толстостенного кварцевого стекла толщиной 10 мм с фокусным расстоянием 371 мм и светопропусканием 95%. В цилиндрического иллюминатора было расположено перископическое устройство камеры со сканирующим зеркалом.

Тем самым главные тепловые потоки, проникающие через иллюминатор, влияли лишь на верхнюю часть камеры, не достигая электронной аппаратуры.Для обеспечения заданного исключения влияния и теплового режима большой температуры на аппаратуру иллюминатор и камера были закреплены в приборном отсеке при помощи нетеплопроводных и теплопоглотительных конструктивных элементов. Иллюминатор был закрыт замечательной теплоизоляцией, за исключением смотрового выреза‚ снабжающего нужное поле зрения.

Смотровой вырез, со своей стороны, был закрыт теплоизоляционной крышкой, которая посредством пироустройств сбрасывалась по окончании посадки. Этим обеспечивался, во-первых, тепловой режим камеры на протяжении понижения, а во-вторых‚ защита стекла иллюминатора от вероятного закопчения, конденсации и осаждения на нем продуктов газовыделения теплоизоляции и каких-либо непрозрачных осадков из воздуха Венеры.Потому, что у советских инженеров имелся громадной хороший опыт применения оптико-механических панорамных камер на лунных аппаратах, как неподвижных («Луна-Э», «Луна-13»), так и подвижных («Луноход-1», «Луноход-2»), а оптические и электрические характеристики этих камер в целом соответствовали потребностям венерианской миссии, было решено применять как раз их.

Единственное, в отличие от лунных камер, трудившихся конкретно во внешней среде, в этом случае была предусмотрена защита от очень твёрдых климатических действий на Венере.Сборка камеры:В оптико-механической панорамной камере употребляется принцип сканирующего телефотометра. Главные их установка и элементы камеры на аппарате:Как уже говорилось выше, камера была расположена в герметичного и теплоизолированного корпуса.

Съемка поверхности производится через цилиндрический иллюминатор, в которого установлено сканирующее элементы и зеркало его привода. Обзор окружающей поверхности в номинальном угле 40х180° осуществляется за счет двух перемещений сканирующего зеркала — вращения около качания и оси панорамирования в плоскости, проходящей через эту ось.

Для увеличения надежности получения изображения в условиях пониженной освещенности либо малых контрастов снаружи были установлены два источника неестественного света, освещающих локальные территории поверхности в двух секторах панорамы. Устройство камеры:Конструктивно камера разбивается на две части: главной перископическое устройство и корпус. Перископ выносил за пределы теплоизоляционных оболочек сканирующее зеркало и находится в зоне, где температура имела возможность достигать 475°С.

Основной же корпус с оптической системой и электронными блоками находится в зоне, где рабочая температура не превышала 40-50°С. Перископическое устройство выполнено в виде тонкостенной трубы из материала с низкой теплопроводностью. Качание зеркала от толкателя и кулачка производилось через проволочную тягу длиной 250 мм.

Труба перископа, вращавшаяся при панорамном обзоре, была установлена на шарикоподшипниках, между которыми был расположен радиатор, снабжающий теплопередачу на корпус. В самом корпусе по всему периметру были сделаны герметичные полости, заполненные тригидратом азотнокислого лития, владеющим громадной теплоемкостью.Оптическая схема камеры:Пучок лучей от поверхности, проходя через иллюминатор, делается расходящимся в сагиттальном сечении, поскольку иллюминатор представляет собой цилиндрическую линзу (см. фотографию выше).

Расходящийся пучок падает на сканирующее зеркало и, отражаясь от него, попадает на компенсирующую цилиндрическую линзу, передний фокус которой сходится с задним фокусом иллюминатора. По окончании линзы пучок опять делается параллельным и, отражаясь от поворотного зеркала, проходит через объектив с фокусным расстоянием 28 мм и относительным отверстием 1:2. В плоскости изображения стоит диафрагма, которая есть развертывающим элементом, формирующим апертурную чёрта камеры.

По окончании диафрагмы пучок попадает на светоприемник. На время обратного хода строчной развертки световой поток перекрывается гребешком обтюратора. Одвременно с этим фотодиод засвечивается лампой накаливания через отверстие на обтюраторе и формирует электрический импульс начала обратного хода. На протяжении обратного хода происходит калибровка прибора.

Для данной цели свет от лампы, яркость которой стабилизирована, посредством световода подается на светоприемник.Сканирующее зеркало совершает колебательное перемещение (строчная развертка), отклоняя световые пучки на угол ±20° с линейной обратным ходом и угловой скоростью, составляющим 10% от периода строчка. В один момент сканирующее зеркало поворачивается около оси панорамирования.

Конструкция камеры разрешала создавать полный панорамный обзор в угле 360°, но поле зрения, не закрытое элементами самого аппарата, образовывает величину, приблизительно вдвое меньшую, исходя из этого панорамная развертка ограничена углом 180±4°.Приводом оптико-механической части служил двигатель постоянного тока, скорость вращения которого стабилизирована посредством сервосистемы с опорой на частоту, подаваемую от бортового хронизатора. Номинальной угловой разрешающей способности 21′ соответствует четкость в 115 элементов в строчке, которая ограничивалась не апертурной чёртом камер, а частотой дискретизации видеосигнала (в строчном направлении) и заданным шагом панорамной развертки. При угловом разрешении 21′ в ближней территории могли быть найдены подробности поверхности с размерами около 10 мм, а точно должны были различаться подробности, имеющие размеры многократно больше. Объективы камер были настроены на гиперфокальное расстояние, благодаря чему возможно взять резкое изображение предметов, находящихся на расстоянии 800 мм и потом от иллюминатора, т. е. во всех территориях панорамного обзора, включая край посадочной платформы.Главные параметры камеры:

Все устройства посадочного аппарата, среди них и панорамная камера, трудились в автоматическом режиме и управлялись программно-временны?м устройством, которое по окончании посадки подавало на камеру команду на включение. Затем личная автоматика камеры создавала выключение и включение осветителей в заданных секторах обзора и реверсирование развертки по достижении камерой крайних положений угла панорамирования.

С выхода камеры видеосигнал подавался на кодирующее устройство и потом на передатчик. Каждые 4 60 секунд видеосигнал прерывался, поскольку в канал связи действовала телеметрическая информация со всех научных устройств аппарата. А потому, что панорамная развертка сейчас не прекращалась, это приводило к утрата 4-5 строчков изображения на любой цикл измерений.

Одвременно с этим передавалась следующая информация о работе камеры: изменение уровня автоматической регулировки чувствительности, изменение азимутального угла, наличие строчной развертки, наличие видеосигнала, выключения осветителей и моменты включения, температура камеры.Вот так смотрелась необработанная панорама:По окончании устранения шумов эта панорама начала выглядеть так:Некоторыми любителями были отысканы пленки с необработанными 6-битными данными, по которым они самостоятельно проводили реконструкции. Самый известна работа Дона Митчела:Им же совершена работа по реконструкции снимков «Венеры-10», «Венеры-13» и «Венеры-14».А закончить собственный рассказ я бы желал впечатляющим цветным изображением с «Венеры-13».

Хочется честно верить, что тот прорыв, что советская школа сделала в космонавтике, не обращая внимания на нередкие неудачи, не забудется и новое поколение русских ученых внесет не меньший вклад в дело изучения космоса.P.S. Для всех интересующихся весьма советую сайт Дона Митчела, что не только обработал начальные фотоснимки Венеры, но и собрал массу неповторимой информации о советских космических аппаратах и их научном оборудовании.

Случайная статья:

• Система цифрового видеонаблюдения 2. видеорегистратор, по и нагрузочное тестирование
• Nubia my prague: тонкая душа сильной натуры

Оля Полякова — Первое лето без Него

Похожие статьи:

• Самые первые устройства

  Как вы, возможно, понимаете, 9 декабря исполнилось 45 лет со дня изобретения компьютерной мыши. Это навело меня на идея сделать подборку «Дней Рождений»…

• Дуть или не дуть, и другие опыты с инфракрасным термометром

  Часть 1.В случае если станет “Бо-бо” при обработке царапинки йодом, мы начинаем дуть, дабы охладить рану и уменьшить чувствительность кожи. В случае если…

• Выбор первого фотоаппарата — без рекламы, брендов, картинок и почти без технических деталей

  Традиционно, в конце статьи сделан финальный вывод, но, в отрыве от контекста, он не позволит нужной информации, может кроме того запутать. Так что, в…