Неудобненько получилось

Достоверно известно, что бортовые и наземные радиотехнические средства управления космическими кораблями советской лунной программы, не могли быть использованы для приема информации с кораблей «Аполлон», так как они работали в другом частотном диапазоне с сигналами, имеющими другую структуру.

***

Существует легенда, что в июле 1969 года американские астронавты высадились на Луну (это была миссия "Аполлон-11") и оттуда на Землю послали телерепортаж, так называемый "прямой эфир с Луны". Эту легенду поддерживали некоторые наши известные космонавты, например, Георгий Гречко, утверждая, что этот телерепортаж принимали у нас, в Советском Союзе, и он был именно с Луны.

В 2013 году, в интервью Николе Крастеву Георгий Гречко сообщил:

• ...Вы наверно знаете, что весь мир смотрел, как американцы первыми – Нил Армстронг и Баз Олдрин – ходят по Луне. А в Китае, значит, демонстрировался патриотический фильм, а у нас, по-моему, как всегда в таких случаях – «Лебединое озеро». Но на техцентре в Шаболовке, в таком закрытом помещении наши телевизионщики принимали сигнал с Луны. И вот, мы, космонавты, следили с завистью с одной стороны, что американцы там ходят, а не мы, а с другой стороны с радостью, естественно, что человечество, вот, сделало еще один мощный шаг в космос.

В интервью Би-би-си (BBC) Г.Гречко добавлял:

• А то, что американцы были на Луне, мы знаем совершенно точно. Когда мы принимали сигналы с Луны, мы их принимали с Луны, а не из Голливуда.

В предыдущей статье мы писали, что в тот час, когда весь мир следил за спуском астронавта-карлика по лесенке лунного модуля, Луна с территории Советского Союза была не видна, и никакой сигнал с Луны в указанный час Советский Союз в принципе принимать не мог. Поэтому для нас осталось загадкой, как "наши телевизионщики принимали сигнал с Луны", если она была скрыта за линией горизонта?

Во время "прямого эфира" Луна находилась над Америкой и Тихим океаном и с территории Советского Союза была не видна. Радиотелескоп в Крыму направлен в небо.

Дальний Восток СССР, в принципе, мог видеть Луну, но там не было радиотелескопов, способных принимать сигнал с Луны.

Мы также писали, что тот человек, который в видеосюжете спускался по трапу лунного модуля, был примерно на 40 см ниже Армстронга, т.е. был не тем астронавтом, чьи имена на слуху, а просто безымянным карликом. Об этом мы написали статью "Кто вместо Армстронга спускался по лесенке?".

Что же касается приёма сигналов с Луны, то нам стали писать, что у Советского Союза помимо радиотелескопа в Крыму, который создавался для связи с нашими луноходами на Луне и космическими кораблями на лунной орбите, были ещё научно-исследовательские судна и корабли дальней космической связи в океане. И в комментариях 3 раза привели в качестве примера судно "Космонавт Юрий Гагарин".

Корабль дальней космической связи "Космонавт Юрий Гагарин".

Но это судно, как и корабль дальней космической связи "Академик Сергей Королёв", которое могло принимать сигналы с Луны, были построены в 1971 году и поэтому никак не могли принимать сигналы в 1969 г.

Кроме того, защитники американской лунной аферы стали напирать на следующее обстоятельство: "Да, Луна во время "прямого эфира" не была видна из Крымской обсерватории. Но через 4 часа после окончания "эфира" Луна появилась над горизонтом в Крыму, и Советский Союз мог получить сигнал с Луна. А поскольку "Аполлон-11" ещё продолжал оставаться на поверхности Луны (согласно легенде НАСА, он пробыл там 21 час), то Советский Союз теоретически мог принимать телеметрию, голосовые сообщения, видеокартинку и другие сигналы от "Аполлона-11"."

Поскольку такие предположения не лишены логики, мы ТЕОРЕТИЧЕСКИ рассмотрим вариант, мог ли Советский Союз не только принять американский сигнал с Луны, записанный в особом формате, но и декодировав его, перевести в телевизионную картинку.

В связи с этим половина статьи будет посвящена форматам записи.

Согласно НАСА, телевизионный сигнал с Луны шёл не отдельно, а вместе с телеметрией. Когда говорят о космической телеметрии, то подразумевают, что на космическом корабле стоят датчики, и в режиме реального времени они отсылают информацию на Землю о показаниях сотен приборов.

Во время запуска космического корабля мы видим, что центр управления полетами заполнен специалистами. Находясь за мониторами, они следят за показаниями контрольно-измерительных приборов и датчиков, которых несколько сотен на космическом корабле, также отслеживают состояние самих астронавтов (или космонавтов) - пульс, дыхание, температуру тела и пр..

Центр управления полётами в Хьюстоне.

В центре управления полётами.

В начале космической эры в СССР для передачи телеметрии шли разнообразные разработки телеметрических систем, отличающиеся числом каналов, точностью измерений, дальностью радиосвязи. Среди них выделялись система «Трал», имевшая 48 измерительных каналов, обладающая общей информативностью 6000 измерений в секунду.

Каждая ракета-носитель несет на себе систему телеметрии и антенны передачи её на землю. Телеметрию "Трал" легко узнать по боковым антеннам, похожим на большие канцелярские скрепки.

Спутник-3 (запущен в 1958 г.) с боковыми антеннами телеметрической системы "Трал".

На земле же стоят приемные комплексы, которые получают и обрабатывают телеметрические данные.

Стартует "Союз". Телеметрию принимает антенная установка "Ромашка".

В пилотируемой космонавтике помимо приёма телеметрии потребовалось передавать на корабль команды и принимать телевизионные сигналы - видеокартинку. Это потребовало независимых друг от друга передающих антенн.

Так, на рисунке космического корабля "Восход-2", из которого совершил выход в открытый космос А.Леонов в 1965 году, вы можете видеть уже знакомые вам антенны телеметрии "Трал" в виде больших скрепок, так и другие антенны - для связи с Землёй и для передачи команд.

Космический корабль "Восход-2" с антеннами различного назначения.

Американская разведка использовала "Радио-исследовательскую лабораторию" японского министерства почт и телекоммуникаций для контроля советских пилотируемых полетов, перехватывая сигналы на частоте 19,995 МГц.

В проекте "Аполлон" была другая концепция связи, в которой вся голосовая, телеметрическая, телевизионная и дальномерная информация для околоземных и лунных расстояний, а также управление и отслеживание передавалась по одной частотной системе. Эта система называлась единый S-диапазон ("S" от слова " Short-band"). S-диапазон простирается от 2 до 4 ГГц. Для передачи с Луны была выбрана длина волны 13 см, частота 2,28 ГГц (2,2875 для командного модуля и 2,2825 для лунного модуля).

Компоненты единого сигнала.

Вся информация, как исходящая, так и входящая, передавалась по одной антенне.

Блок-схема "единого S-диапазона" лунного модуля "Аполлона".

В брошюрах НАСА написано, что сигнал с телекамеры шёл на антенну и оттуда, вместе с потоком другой информации, отправлялся прямо на Землю. На следующей фотографии, где манекен, изображающий астронавта, стоит около макета лунного модуля, можно увидеть эту круглую передающую антенну. Она находится на самом верху макета и направлена вверх, якобы на Землю.

Антенна передачи сигнала S-диапазона (S-band) находится на верху лунного модуля.

Вместе с телевизионным сигналом передаётся и голосовая информация, и телеметрия, и команды.

Значит, приняв на Земле этот единый сигнал, что-то типа "пик-пик-пик, бип-бип", мы должны выделить из него телеметрию, голос, команды, медицинские параметры, и найти, где там зашифрован телесигнал. Этот телесигнал не похож на обычный сигнал вещания телевизионных передач формата NTSC, которым пользуются в США, поэтому этот телесигнал нельзя просто подать на антенну телевизора и посмотреть.

Давайте разберёмся, чем отличался "лунный" телевизионный сигнал, от обычного вещательного телесигнала.

Известно, что в мире широко применяются два варианта NTSC , обозначаемых буквенными индексами M и N . Исторически первым был, и сейчас наиболее распространенный вариант, NTSC M (в США). В формате NTSC, принятом в США в 1953 году для цветного телевидения, кадры меняются 60 раз в секунду, поскольку частота переменного тока в США 60 Гц. На самом деле это не совсем полноценные 60 кадров, это 60 полей, состоящие либо из чётных, либо из нечётных строк. Два поля, одно с чётными строчками, другое - с нечётными) при наложении друг на друга дают один полноценный кадр. Всего в кадре 525 линий. Значит, соответственно, полукадр будет состоять либо из 262 чётных, либо из 263 нечётных строк.

Два поля, состоящие из 263 нечётных и 262 чётных линий образуют один кадр из 525 строк (линий).

Поэтому можно услышать, что американская система телевидения NTSC передаёт в секунду 30 "полных" кадров. На самом деле это, конечно, 60 кадров, точнее, полукадров. Причем полукадр - это полноценная картинка, заполняющая весь экран снизу доверху, только разреженными линиями. Луч обегает по строчкам весь экран сверху донизу 60 раз в течение 1 секунды.

Как вы догадываетесь, передавать из космоса по линии радиосвязи телевизионное изображения в формате вещательного ТВ-стандарта NTSC, по 60 картинок в секунду в те годы было невозможно. Тем более, что помимо телевизионной картинки по одному и тому же каналу одновременно передавался ещё и голос и телеметрия.

В Советском Союзе для передачи телевизионного изображения с Луны и для дистанционного управление луноходами главный конструктор радиосистем М.С. Рязанский предложил применить малокадровую телевизионную систему, которая передавала один кадр за 4 секунды. Кадр был квадратный и состоял из 400 строк. При этом "картинка" на телеэкране напоминала сменяющиеся кадры диафильма. По командам с Земли можно было устанавливать разные режимы по скорости передачи: 3,2; 5,7; 10,9 и 21,1 сек на один кадр.

Пульт дистанционного управления луноходом.

Управление луноходом. На снимке - водитель В.Довгань.

Телевизионное изображение передается на Землю на несущей частоте 750кгц. В модуляторе к этому сигналу замешивается опорная частота бортового генератора, необходимая для синхронизации наземных устройств. Приемный наземный комплекс малокадрового телевидения состоит из аппаратуры демодуляции, синхронизации, преобразования и регистрации изображения.

Если телевизионная система на "Луноходе-1" работала в течение 10 месяцев, то "лунное телевидение" "Аполлона-11" - всего... 2,5 часа. И, несмотря на то, что во всех экспедициях телекамеры оставались на Луне и в последних экспедициях телекамеры на роверах могли управляться с Земли, тем не менее, после отлёта "Аполлона" ни одна телекамера не прислала на Землю ни одного репортажа через день или через неделю. Единственное, что удалось найти в отчётах НАСА - строчка, что после отлёта с Луны камера Аполлона-17 снимала якобы ещё 27 часов.

"Цветная телекамера, установленная на ровере, продолжала работать (снимать) по крайней мере в течение 27 часов после взлёта Челленджера". (Примечание: командно-служебный модуль «Аполлона-17» имел позывные «Америка», лунный модуль — «Челленджер».)

На самой длинной видеозаписи по "Аполлону-17" , которую мне удалось найти на Ю-Тубе, после отлёта макета космического корабля оператор елозит камерой туда-сюда около часа.

Съёмка на Луне в миссии "Аполлон-11", согласно НАСА, производилась чёрно-белой телекамерой "Вестингауз" (Westinghouse).

Телекамера "Вестингауз".

Камера снимала со скоростью 10 кадров в секунду, кадр состоял из 320 строк прогрессивной развёртки. Изображение было нестандартным. Ни по количеству кадров в секунду, ни по количеству строк. Чтобы выдать видеокартинку в эфир, нужно было 320 строк превратить в 525, а 10 кадров в секунду размножить до 60. Такие операции осуществлялись с помощью скан-конвертера, изготовленного для этой цели подразделением RCA Astro Electronics. RCA - Radio Corporation of America.

Скан-конвертер.

С телекамеры "Вестингауз" (которая находилась якобы на Луне) изображение подавалось (естественно, после приёма и расшифровки сигнала) на монитор, 10-дюймовую электронно-лучевую трубку (ЭЛТ).

Неконвертированное изображение на экране ЭЛТ.

Изображение с этого монитора переснималось телекамерой RCA TK-22, которая работала в формате NTSC.

Телекамера RCA TK-22, вид спереди.

Телекамера RCA TK-22, вид сзади.

 

Слева - электронно-лучевая трубка (монитор). Тёмный прямоугольник справа - управление телекамерой RCA ТК-22.

Процесс преобразования выглядел следующим образом.

Преобразование малокадрового телевизионного сигнала в вещательный стандарт NTSC.

На рисунке в правом верхнем углу находится монитор, электронно-лучевая трубка (ЭЛТ) малокадрового телевидения (10 кадров в секунду). Экран размером примерно с лист А4 переснимается телекамерой (обозначение на рисунке - TV Camera), работающей в формате NTSC. Слово "видикон" (vidicon) рядом со словом "ТВ Камера" означает примерно то, что мы сейчас называем "матрицей".

В реальности видикон выглядит вот так:

Видикон - передающая телевизионная трубка.

Изображение, сформированное объективом телекамеры, проецируется на торец видикона, где размещают светочувствительный слой. Чем выше освещенность участка мишени - тем меньше сопротивление этого участка, в результате чего при сканировании электронным лучом развёртки ток луча оказывается слабым над неосвещенными участками с высоким сопротивлением мишени, и сильным над освещенными участками со слабым сопротивлением мишени.

10 кадров в секунду, которые дает видеокамера "Вестингауз" на "Аполлоне", их нужно превратить в 60 полей (полукадров) формата NTSC или, другими словами, в 30 "полных" кадров NTSC. Для этого кадры размножаются с помощью дискового рекордера, который изначально предназначался для замедления телевизионных повторов спортивных событий. Например, во время телевизионных показов мы видим пересечение спортсменами финишной черты в замедленном виде. Поскольку в телевидении невозможно изменить частоту показа, замедления движения производят размножением кадров с помощью дискового рекордера.

Этот дисковый рекордер (он на рисунке внизу, в середине) был модифицирован для работы в качестве регистратора и дубликатора кадров. С помощью этого рекордера 1 кадрик оригинала превращался в 6 полей (полукадров) NTSC, или в 3 полных кадра. На рисунке указано (левый нижний угол), что один кадр посылается на конвертер, а необходимые до шести полей, дополнительные 5 кадров, берутся в виде повтора с диска.

Вот последовательность преобразований одного кадра оригинала (с телекамеры Вестингауз) в 6 полукадров NTSC (в 3 "полных" кадра).

1. На монитор выводится первый кадр оригинала с телекамеры "Вестингауз" с прогрессивной развёрткой.

2. Телекамера ТК-22 обегает лучиком нечётные строчки (сканирует изображение), записывает это поле (полукадр) на дисковый рекордер и направляет его в режиме реального времени на видеовыход конвертера. То, что направляется непосредственно на конвертер, обозначается как "1 field live".

3. Далее для формата NTSC нужно передать в конвертер чётные строчки. Это изображение берётся с дискового рекордера. Но поскольку подача чётных и нечётных строчек разнесена во времени, подачу задерживают во времени на 1/30 c (точнее, на 31,8 микросекунды - значение взято из отчёта НАСА), чтобы чётные строки наложились на нечётные. Таким образом формируется первый полный кадр стандарта NTSC 525 с чересстрочной развёрткой.

4. Далее воспроизводится то же самое записанное на диск поле, но без задержки направляется на видеовыход конвертера.

5. После этого записанное на диск поле задерживается примерно на 1/30 с и подаётся на видеовыход. Так формируется второй кадр формата NTSC.

Для того, чтобы каждый кадр камеры "Вестингауз" превратить в три "полных" кадра формата NTSC требуется 6 чересстрочных полей. Именно для этих целей и используется дисковый рекордер. Из-за того, что в NTSC что для чётных полей, что для нечётных используется одно и то же изображение, полученной сканированием только половины линий от 525, конечное изображение на экране телевизора (у телезрителей) состоит фактически из 262 линий вместо 320 линий оригинала. Поэтому качество картинки в эфире ухудшается, несмотря на кажущееся увеличение количества строк.

На американских сайтах можно найти сравнение, как выглядело изображение на экране электронно-лучевой трубки, полученное с телекамеры "Вестингауз", и как оно стало выглядеть после прохождения через скан-конвертер.

Слева - оригинальное изображение с камеры "Вестингауз", переснятое фотоаппаратом на "полароид", справа - изображение, прошедшее через скан-конвертер и готовое к эфиру.

И вот теперь мы можем вернуться к вопросу, вынесенному в заголовок статьи : мог ли Советский Союз принимать телерепортаж, записанный в американском формате?

В комментариях нам пишут, что теоретически мы (Советский Союз) могли принимать сигнал с Луны от американцев, ведь "Аполлон-11" не сразу улетел с Луны, а 21 час находился там, За это время, через 4 часа после окончания так называемого "прямого эфира", Луна стала видна с территории Крыма, где был мощный радиотелескоп, и американцы могли какие-то сигналы посылать на Землю. Или сигнал с Луны мог принимать находящийся в океане корабль дальней космической связи.

Я не буду обсуждать тот факт, что наши радиотелескопы работали на других частотах, совсем в другом, L-диапазоне. Пусть этот вопрос про частоты и поднесущие обсуждают радиоинженеры.

Во всяком случае Е.Молотов

в журнале "Новости космонавтики", №8 за 2005 год пишет следующее:

• "М.С.Рязанский в то время отвечал за создание бортовых и наземных радиотехнических средств управления космическими кораблями советской лунной программы. Под его руководством для управления советскими пилотируемыми и автоматическими космическими кораблями для исследования Луны был создан Наземный комплекс управления, включавший в себя два центра управления полетом, шесть наземных и три корабельных пункта управления, оснащенных соответствующими станциями слежения и расположенных на территории Советского Союза и в определенных точках Мирового океана. Однако эти средства не могли быть использованы для приема информации с кораблей «Аполлон», так как они работали в другом частотном диапазоне с сигналами, имеющими другую структуру."

 

Скан страницы статьи Е.Молотова из журнала "Новости космонавтики".

Меня интересует другой вопрос. Ну, допустим, мы приняли от американцев закодированный сигнал. Допустим, чисто теоретически, что без труда смогли разложить их единый сигнал на составляющие - выделили голос, телеметрию, команды и телевизионный сигнал. И вот телевизионный сигнал у нас на магнитной ленте в виде "пик-пик-пик".

Чтобы увидеть по телевизору в Шаболовке, что показывает этот сигнал (помните, Г.Гречко говорил, что на техцентре в Шаболовке, в таком закрытом помещении наши телевизионщики принимали сигнал с Луны), нам нужно, чтобы у нас, как у американцев, был такой же скан-конвертер, который превращал нестандартный телевизионный сигнал в стандарт телевизионного вещания, в NTSC, как в США, или в SECAM, как в СССР. Но это не самое главное. Этот скан-конвертер можно заменить пересъёмкой монитора малокадрового телевидения (экрана ЭЛТ) стандартной вещательной телекамерой.

Главное в другом. Есть одно звено, без которого "кина не будет". Чтобы просмотреть оригинальный телесигнал с камеры "Вестингауз" и получить его на экране электронно-лучевой трубки, у нас должно быть разработано малокадровое телевидение на 320 строк. Должен быть кинескоп, специально разработанный под этот формат, и программное обеспечение к нему радиосхемы управления движением электронного луча по кинескопу и формирующие нужные частоты для кадровой и строчной разверток. Такое телевидение у американцев, по-видимому, было, а у нас - нет.

В истории развития нашего космического телевидения нет такого формата записи, на 320 строк. Самая первая система космовидения «Трал-Т»-«Селигер» имела 100 строк разложения. Она являлась нестандартной телевизионной системой и предназначалась для служебных целей - для телевизионного мониторинга состояния космонавтов с момента их посадки в корабль (по двухчасовой готовности к пуску) и в процессе всего орбитального полёта. Аппаратура «Селигер» была спроектирована на передающей трубке типа видикон.

Бортовая и наземная регистрирующая аппаратура «Селигер» была разработана в Ленинграде, во Всесоюзном научно-исследовательском институте телевидения.

Сохранились телекадры поведения собачек в космическом аппарате на орбите, сохранились телевизионные изображения первых космонавтов Ю.Гагарина и Г.Титова во время полёта. Параметры ТВ-съемки: 100 строк по вертикали, частота кадров - 10 Герц, число градаций яркости - 5. (Изображение с монитора переснимали кинокамерой.)

Юрий Гагарин во время космического полёта. Изображение состоит из 100 строк.

После проведения модернизации (по теме «Ястреб») комплекс «Селигер», включавший в себя две передающие камеры на борту КК и комплекты приёмной (наземной) аппаратуры на НИПах, должен был иметь разрешающая способность - 400 элементов в строке, при таком же количестве строк в кадре.

Космонавты А.Г.Николаев и П.Р.Попович, 1962 г. Фотоснимки с экрана телевизионного монитора разрешением 400 строк, формат кадра - 1х1.

А потом была поставлена задана приблизить космический формат к вещательному телевидению Советского Союза, т.е 625 строк, 25 "полных" кадров (50 полукадров).

50 полукадров (полей) связаны с частотой переменного тока в нашей стране - 50 Гц.

Фрагмент обложки журнала "625" для профессиональных работников телевидения.

И никто в нашей стране не занимался телевидением на 320 строк. Поэтому разговоры о том, что мы (в Советском Союзе) принимали нестандартный телевизионный сигнал прямо с Луны и смотрели его на нашем телевизоре лишены всякого смысла.

Совершенно однозначно на эту тему высказался Борис Черток - ученый и конструктор, один из ближайших соратников С.П.Королёва. Телевизионные кадры "выхода Армстронга на лунную поверхность" мы получали из Америки по каналу Евровидения.

Борис Черток.

Приведу цитату из его книги "Ракеты и люди. Лунная гонка".

• Советские средства массовой информации во времена «холодной войны» не могли сообщать о наших работах по лунной программе. Все было строго засекречено. О выдающихся космических успехах американцев сообщения тоже были более чем скромные, но не по причине секретности. Телевизионные репортажи о первой в истории человечества высадке на Луну передавались всеми странами, кроме СССР и Китая. Чтобы посмотреть доступную всему миру передачу из США, мы вынуждены были заехать в НИИ-88, куда изображение передавалось по кабелю из телецентра. Сам телецентр получал его по каналу Евровидения. (Б.Черток. Ракеты и люди. Лунная гонка.)

Вывод.

Советский Союз осуществлял связь с советскими космическими кораблями на окололунной орбите и управлял луноходами через радиотелескоп в Крыму и, по-видимому, понимал, что сигнал от "Аполлонов" идёт не с Луны. Принимать телепередачу «прямого эфира с Луны» от «Аполлона-11» в Советском Союзе не могли по трём причинам.

1. Луна в указанное время находилась на другой стороне Земли - над территорией Тихого океана и над США, и была не видна из Крыма, где располагался радиотелескоп. Луна взошла над линией горизонта только через 4 часа после того, как «прямой эфир» закончился.
2. Американский телевизионный сигнал был нестандартным, содержал 320 строк. Такой формат телевидения не существовал и не разрабатывался в Советском Союзе.
3. Наземный комплекс управления, включавший в себя два центра управления полетом, шесть наземных и три корабельных пункта управления, расположенных на территории Советского Союза и в определенных точках Мирового океана, не могли быть использованы для приема информации с кораблей «Аполлон», так как они работали в другом частотном диапазоне с сигналами, имеющими другую структуру.