«Енисей» — фототелевизионная система, с помощью которой впервые были получены изображения обратной стороны Луны . Создана во Всесоюзном научно-исследовательском институте телевидения (НИИ-380) по инициативе С. П. Королёва . Система «Енисей» была установлена на борту АМС « Луна-3 », облетевшей Луну в октябре 1959 года. Съёмка велась на фотопленку , проявка которой была организована на борту станции. Передача отснятых кадров производилась с помощью малокадровой телевизионной системы при возвращении станции к Земле, изображение принималось специально созданной аппаратурой, установленной на измерительных пунктах , управлявших полётом станции.

История создания

C 1956 года, ещё до запуска первого спутника , во Всесоюзном НИИ телевидения (НИИ-380) по инициативе С. П. Королёва начались исследования и проработки по созданию телевизионной аппаратуры для будущих космических полётов. Осенью 1957 года, после запуска второго спутника , состоялся визит в НИИ-380 С. П. Королёва и первого зампредседателя Ленинградского Совнархоза С. А. Афанасьева (впоследствии — министр общего машиностроения СССР ). Перед НИИ-380 была поставлена задача создания телеаппаратуры, которая должна была передать изображение невидимой стороны Луны. Работа должна была выполняться в кооперации с институтами и заводами, работающими по оптической, фотографической и радиотехнической тематикам, головной организацией по теме, получившей шифр «Енисей», назначался НИИ-380. Одновременно в институте шла работа по теме « Селигер », целью которой была передача движущегося изображения подопытного животного, запуск которого планировался на прототипе пилотируемого корабля . Руководителем обоих тем был назначен И. Л. Валик , а его заместителем — П. Ф. Брацлавец , ставший впоследствии главным конструктором «Селигера». Ведущим инженером по теме «Енисей» стал .

В январе 1958 г. М. В. Келдыш направил С. П. Королёву письмо с предложениями по началу исследований Луны . Первым шагом предлагалось осуществить попадание ракеты в видимую поверхность Луны с регистрацией телеметрической аппаратурой ее движения. Станции , создаваемые по этой программе, получили в ОКБ-1 обозначение «Е-1». Первым космическим аппаратом , достигшим Луны, стала станция «Е-1А», известная как « Луна-2 » . В качестве следующего шага предлагался облёт Луны с фотографированием её обратной стороны и передачей полученных снимков на Землю с помощью телевизионной аппаратуры при сближении с Землёй . Программа облёта Луны с фотографированием её обратной стороны получила название «Е-2» и была осуществлена при полёте станции « Луна-3 ». Выбранная схема облёта Луны включала гравитационный манёвр , изменявший траекторию станции таким образом, чтобы при возвращении к Земле она оказалась над Северным полушарием, где были расположены советские наблюдательные пункты . Такая схема полёта делала возможным пуск станции только в строго определённые даты, что определило сроки её создания . Запуск был назначен на 4 октября 1959 года. К лету 1959 года было изготовлено необходимое количество комплектов как бортовой, так и наземной аппаратуры «Енисей» .

Описание системы

Система «Енисей» должна была осуществить съёмку обратной стороны Луны с высоты около 65 000 км при её облёте по эллиптической орбите с апогеем 460 000 км и передачу полученного изображения на наземные станции во время сближения с Землёй. Передать получаемое изображение в реальном времени было невозможно, поскольку Луна препятствовала прохождению радиосигнала. Кроме того, энергетические характеристики радиолинии не обеспечивали передачу телевизионного изображения с лунных расстояний. Единственным способом «запомнить» изображение для последующей передачи во время сеанса связи было зафиксировать его на фотоплёнку с проявкой на борту станции и потом передать отснятый материал по телевизионному каналу во время сближения с Землёй. Таким образом, в возглавляемой НИИ-380 кооперации создавалась система, включавшая фотографическую камеру , средства автоматической обработки плёнки, средства передачи отснятого материала по радиоканалу и наземные средства для приёма и записи передаваемых изображений .

Бортовая аппаратура

Принципиальная особенность создаваемых бортовых средств состояла в том, что требовалось обеспечить работу всех систем в условиях космического полёта, с учетом невесомости , воздействия на фотопленку космических лучей , меняющихся температурных режимов, а также жёстких ограничений по габаритам, массе и энергопотреблению бортовой аппаратуры. Вся входящая в бортовой комплекс системы «Енисей» аппаратура должна была работать согласованно, осуществляя съёмку с автоматическим измерением экспозиции на протяжении 40-50 минут с момента, когда станция окажется на заданном участке траектории и будет ориентирована камерами к Луне. После прекращения съёмки плёнка должна была автоматически обрабатываться и перематываться в кассету, а после получения команды на передачу изображения начиналась протяжка проявленной плёнки перед бортовой телекамерой с заданной скоростью. Впервые в телевизионной технике вся бортовая аппаратура комплекса «Енисей», кроме собственно электронно-лучевой трубки , была выполнена полностью на полупроводниковых приборах , с использованием печатного монтажа . Масса всего комплекта бортовой ТВ-аппаратуры «Енисей» составила 24 кг .

Фотографическая камера «АФА-Е1» для системы «Енисей» была разработана и создана на Красногорском механическом заводе . Камера вмещала 40 кадров 35-мм перфорированной плёнки и имела два объектива: один с фокусным расстоянием 200 мм и относительным отверстием f/5,6, второй с фокусным расстоянием 500 мм и относительным отверстием f/9,5 . Съёмка производилась на два кадра двумя объективами одновременно. Объектив с фокусным расстоянием 200 мм должен быть давать изображение диска Луны во весь кадр, с фокусным 500 мм — части диска с лучшим разрешением. Отдельной проблемой, которую пришлось решать создателям, была защита плёнки от действия космической радиации .

Технология обработки плёнки на борту космической станции и проявочно-фиксирующая аппаратура создавались в Научно-исследовательском кинофотоинституте . Рассматривались два варианта процесса — классический «двухрастворный» с раздельной проявкой и фиксированием , дающий лучшее качество изображения, и «однорастворный», более быстрый и экономный, в котором оба процесса происходили одновременно . По настоянию специалистов НИИ-380 был выбран «однорастворный» вариант. Фотографическая часть была рассчитана на применение плёнки «тип 17» на лавсановой основе, выпускавшейся шосткинским предприятием « Свема ». По воспоминаниям П. Ф. Брацлавца, вместо неё, без согласования с руководством, была использована отличавшаяся бо́льшей чувствительностью и радиационной стойкостью плёнка для аэрофотосъемки, взятая со сбитого над территорией СССР разведывательного воздушного шара НАТО , хотя любое использование иностранных комплектующих в отечественной космической технике было строго запрещено . Создание проявочного комплекса потребовало большого объёма научных исследований и конструкторской деятельности. Основные сложности при его создании возникали из-за необходимости обеспечить работу в условиях невесомости и повышенных вибраций, ограничения на объём раствора (не более 1 литра), расчетных колебаний температуры до 15 градусов (на практике изменения температуры оказались гораздо выше, стандартный же процесс требовал стабильности не хуже +/- 0,5 градуса), невозможности сушки плёнки после обработки. На фотоплёнку заранее наносились испытательные знаки, предназначенные для контроля качества полученного изображения. Часть знаков проявлялась еще на Земле, другая часть — на борту станции .

Для сканирования отснятого изображения использовалась камера бегущего луча , разрешение которой составляло примерно 1000 строк . В НИИ-380 шла также разработка системы «Енисей-3», использующей для съёмки видикон и записывающей изображение на магнитную ленту, но её создание не было завершено ко времени запуска станции. Позднее эта разработка послужила основой для создания телевизионных систем спутников « Метеор » .

Телевизионная аппаратура должна была обеспечить передачу сигнала через узкополосную радиолинию космической станции, разработанную в НИИ-885 и используемую также для передачи телеметрической информации и траекторных измерений. Это продиктовало необходимость сужения полосы частот передаваемого видеосигнала до 400 Гц . Работа в такой узкой полосе позволила получить также максимально возможное отношение сигнал/шум в принимаемом наземными радиосредствами сигнале . Стандартные решения, применяемые в телевизионном вещании, не подходили для узкополосной передачи, установить же на борту оборудование для передачи отдельного телевизионного канала было невозможно из-за жёстких весовых и энергетических ограничений. П. Ф. Брацлавец предложил использовать технику « малокадрового телевидения », принципы которого были предложены С. И. Катаевым в 1934 году для передачи изображений по каналам коротковолновой связи . Такая система имеет очень низкую скорость передачи, но может работать в узкой полосе частот и имеет высокую помехоустойчивость. Для системы «Енисей» были выбраны два режима работы :

— «быстрый», с передачей одного кадра за 10 секунд во время, когда станция будет находиться на близком к Земле расстоянии (40 000—50 000 км) и уровень принимаемого земными станциями сигнала будет достаточно высоким,

— «медленный», с передачей одного кадра за 30 минут, для условий слабого сигнала от станции и высокого уровня помех.

Наземная аппаратура

Внешние изображения
	(рус.) . НИКФИ . Дата обращения: 1 июня 2021.
	(рус.) . НИКФИ . Дата обращения: 1 июня 2021.

Наземные комплексы приёма изображений со станции «Луна-3» создавались в двух вариантах. Комплекс «Енисей-I» предназначался для приёма в «быстром» режиме, а «Енисей-II» в «медленном», но позволял принимать также и «быстрый» режим . Для обеспечения надёжности все наземные комплексы включали два одновременно работающих идентичных набора аппаратуры («полукомплекта»). Комплексы были построены как в стационарном исполнении, так и в автомобильном, размещаемом в КУНГах . Основным пунктом приёма был определён крымский НИП-16 , дублирующим — камчатский . Собранные и отлаженные стационарные комплексы были поставлены в НИИ-885 и впоследствии в ОКБ-1 для сопряжения с командной радиолинией и космическим аппаратом. Автомобильные комплексы своим ходом отправились на крымский НИП, а на Камчатку стационарные комплексы были доставлены в разобранном виде самолётом и там установлены, смонтированы и отлажены .

На крымском НИП в комплексе «Енисей-I» для записи полученного изображения использовалось фоторегистрирующее устройство (ФРУ), снимавшее изображение камеры бегущего луча на 35-мм киноплёнку , а «Енисей-II» кроме ФРУ был оснащен видеоконтрольным устройством на скиатроне , средствами записи видеосигнала на магнитную ленту и печати на электрохимической бумаге. На камчатском НИП изображение выводилось на экран видеоконтрольного устройства, построенного на электронно-лучевых трубках с длительным послесвечением и записывалось фоторегистрирующими устройствами на киноплёнку . Рассматривался вариант фиксации изображения с помощью фототелеграфной технологии, но он был отвергнут на этапе разработки из-за возможного изменения параметров телевизионного сигнала и необходимости оперативной подстройки синхронизации, невозможной для фототелеграфного аппарата .

Выполнение программы

Внешние изображения
	(англ.) . NASA . Дата обращения: 31 мая 2021.

7 октября 1959 года станция «Луна-3» достигла района Луны. С помощью системы ориентации «Чайка», разработанной в ОКБ-1 коллективом Б. В. Раушенбаха , впервые в космической технике была проведена ориентация космического аппарата в пространстве. После разворота станции объективами фототелевизионной системы к Луне последовала команда на начало фотографирования. Траектория полёта и время съемки были рассчитаны таким образом, чтобы на фотографиях была зафиксирована не только обратная сторона Луны, но и некоторая её часть, видимая с Земли, для того, чтобы при анализе изображений было возможно «привязать» впервые наблюдаемые объекты лунной поверхности к уже известным. Съёмка проводилась по командам входившего в состав комплекса «Енисей» программного устройства в течение 40 минут. Расстояние от станции до центра Луны при этом было в пределах 65 200-68 400 км . Во время сеанса фотографирования была заснята примерно половина поверхности Луны, две трети кадров пришлись на обратную сторону Луны, треть — на краевую зону, видимую с Земли . Было отснято 29 кадров, после чего затвор камеры отказал .

После получения наземными пунктами по каналу телеметрии информации об окончании проявки плёнки и приёма изображения установленной перед телекамерой миры , было принято решение о включении лентопротяжного устройства. С расстояния около 470 000 км крымским НИП в «медленном» режиме было получено изображение впечатанного на Земле на плёнку тестового кадра, переданное космическим аппаратом. Из-за большого расстояния отношение сигнал/шум было низким, соответственно, низким было и качество изображения, но принципиальная работоспособность системы была подтверждена. В следующих сеансах связи, по мере приближения станции к Земле, качество изображения, принимаемого крымским и камчатским НИПами улучшалось. Приём изображения с «Луны-3» проводился ежедневно до 18 октября 1959 года . 18 октября, когда станция находилась на расстоянии около 50 000 км от Земли, был включен режим «быстрой» передачи. По воспоминаниям участников, качество передаваемых изображений оказалось выше, чем в «медленном» режиме. Все переданные изображения были зафиксированы на плёнку фоторегистрирующими устройствами. Этот сеанс связи оказался последним, станция ушла из зоны видимости наземных пунктов, а после выхода из тени в назначенное время принять её сигналы не удалось, вероятно из-за отказа бортового передатчика или средств электропитания .

Копии уже первых нескольких снимков, полученных в «медленном» режиме комплексами «Енисей-II» крымского НИП, были направлены в Академию Наук и, после их проработки и некоторой ретуши, появились в прессе. Все плёнки с фоторегистрирующих устройств комплексов «Енисей-I» и «Енисей-II» были переданы в Пулковскую обсерваторию для изучения и стали первичными документами для составления «Атласа обратной стороны Луны» и первой в мире «Карты обратной стороны Луны», которая была составлена и издана в СССР . Съёмка фоторегистрирующими устройствами оказалась единственным способом получить полутоновые изображения приемлемого качества. Воспроизведение записей на магнитной ленте не всегда удавалось, и, в конечном итоге, всё равно требовало пересъёмки изображений на фото- или киноплёнку для дальнейшего использования, а прямая печать на электрохимической бумаге, как и попытки фотографировать экраны видеоконтрольных устройств, давали слишком низкое качество и разборчивость изображения .

Развитие программы

Программа «Луны-3» включала фотографирование примерно двух третей обратной стороны Луны. Многие области остались неохваченными. Планировалось продолжение программы на следующих автоматических станциях, получивших индекс «Е-2Ф» (впоследствии изменён на «Е-3»). Было изготовлено две станции «Е-3», укомплектованных бортовыми комплексами «Енисей» с усовершенствованными камерами. Для приёма изображений должны были использоваться антенны АДУ-1000 комплекса «Плутон», строительство которого завершалось на крымском НИП-16. Использование новых антенн существенно улучшало энергетику радиолинии и позволило бы получить более высокое качество изображения. Запуск станции «Е-3» № 1 состоялся 15 апреля 1960 года. Из-за преждевременного выключения двигателя третьей ступени ракеты Восток-Л аппарат не вышел на расчётную траекторию и оказался на орбите с апогеем около 200 000 км . В мае 1960 года станция «Е-3» № 1 прекратила существование, войдя в плотные слои атмосферы. 16 апреля 1960 года была запущена станция «Е-3» № 2 . Через секунду после старта «пакет» первой ступени ракеты-носителя развалился, ракета упала рядом со стартом. В этих двух запусках были утрачены все готовые бортовые комплекты «Енисея». На этом проект «Е-3» был закрыт, его камеры были сочтены слишком сложными и ненадёжными . Следующая съемка обратной стороны Луны была проведена в июле 1965 года с высоты около 10 000 км межпланетной станцией « Зонд-3 », имевшей радиолинию нового поколения и новую фототелевизионную систему, позволившие передать снимки высокого качества. Фотографии, сделанные «Луной-3» и «Зондом-3», были использованы Государственным астрономическим институтом им. П. К. Штернберга для создания «Атласа обратной стороны Луны» с каталогом, содержащим описания около 4000 впервые обнаруженных объектов .

Примечания

Комментарии

Источники

Литература

• Богатов Г. Б. Как было получено изображение обратной стороны Луны. — М. — Л. : Госэнергоиздат , 1961. — 64 с. — ( Массовая радиобиблиотека . Выпуск 385). — 50 000 экз.
• История космического телевидения в воспоминаниях ветеранов (рус.) / Гл. ред. А.К. Цыцулин. — Санкт-Петербург: НИИ телевидения , 2009. — 137 с. — (Техника телевидения).
• А. Первушин. 108 минут, изменившие мир (рус.) . — Эксмо , 2011. — ISBN 978-5-699-48001-2 .
• Маров М. Я. , Хантресс У. Т. Серия аппаратов Е-2 и Е-3 для облёта Луны // . — М. : Физматлит , 2013. — ISBN 978-5-9221-1427-1 .
• Теория и практика космического телевидения (рус.) / Под ред. А.А. Умбиталиева, А.К. Цыцулина. — Санкт-Петербург: НИИ телевидения , 2017. — 368 с.