Фото из космоса
В. А. Соколов, инженер
Для проведения научных исследований и передачи изображений обратной стороны Луны космическая ракета вывела на орбиту автоматическую межпланетную станцию.
Для проведения научных исследований и передачи изображений обратной стороны Луны космическая ракета вывела на орбиту вокруг нее автоматическую межпланетную станцию. Станция представляет собой герметичный контейнер, внутри которого размещены бортовая аппаратура и химические источники питания, а снаружи — некоторые научные приборы, солнечные батареи, антенны. В состав бортовой аппаратуры входили также устройства, позволившие передать изображения с расстояний в сотни тысяч километров.
Как же происходила такая необычная телевизионная передача? Прежде чем ответить на этот вопрос, расскажем об основных принципах обычного, земного телевидения.
По принципу телевидения
Любая телевизионная передача осуществляется, как известно, по принципу разложения изображения объекта на огромное количество отдельных элементов с большей или меньшей яркостью и последовательной передачи сведений о яркости каждого из них к приемнику.
Если спроектировать изображение на экран передающей телевизионной трубки, то на каждом из элементов экрана накапливаются электрические заряды, величина которых пропорциональна освещенности этих элементов. Таким образом, на экране передающей трубки изображение из оптического превращается в электрическое. Электронный луч поочередно обегает все элементы экрана, прочерчивая на нем одну под другой строки, и снимает заряды, посылая их в усилитель и далее, в передатчик.
В конце радиолинии электронный луч прочерчивает такие же строки на покрытом люминесцентным составом экране приемной трубки. Интенсивность луча, а следовательно, и яркость свечения различных точек экрана, изменяется пропорционально величине зарядов соответствующих элементов передающей трубки. Так появляется на экране приемной трубки изображение.
Качество изображения оценивается его четкостью, то есть характером воспроизведения мелких деталей. Четкость можно выразить максимальным числом элементов, из которых может быть составлено изображение. В советской системе телевидения происходит разложение изображения примерно на 400 000 элементов.
Другим важным моментом телепередачи служит время, затрачиваемое иа передачу одного кадра. В нашем телевидении оно равно 1/25 секунды.
Наконец, третья характеристика — полоса частот телевизионного сигнала.
Скорость изменения интенсивности рисующего луча может меняться в широких пределах, зависящих от вида передаваемого изображения. Представим его таким, что на экране нет ни одной пары соседних элементов, имеющих одинаковый заряд. Это предельный случай. Тогда при числе элементов разложения до 400 000 и времени передачи кадра 0,04 секунды необходимо, чтобы луч имел возможность менять свою интенсивность до 5 миллионов раз в секунду. А это означает, что телевизионный тракт должен иметь огромную полосу частот шириной в 5 мегагерц.
Вернемся к вопросам космического телевидения, к передаче изображений лунной поверхности,
Передача должна идти медленно
Одной из важнейших характеристик любой радиолинии является ее устойчивость против помех, то есть способность обеспечить, несмотря ни на какие помехи, правильную передачу. Дело в том, что в приемник попадают, помимо полезного сигнала, еще и накладывающиеся на него посторонние электрические возмущения, которые затрудняют прием, а подчас делают его невозможным. Природа помех весьма разнообразна: излучение других радиостанций и прошедший где-то трамвай, радиосигналы космического происхождения и работающий пылесос, дальняя гроза и радиоизлучение Солнца и многое другое. В любом электронном аппарате имеются и собственные шумы, обязанные своим происхождением в основном хаотическому, тепловому движению электронов в различных деталях схемы, проводах и т. д.
Борьба с помехами сводится к созданию таких систем, которые позволяют принимать сигналы мощностью на входе приемного устройства одинаковой или даже меньшей, чем мощность помех. Все это достигается сравнительно легко и просто, когда речь идет об обычных, наземных радиолиниях. Когда же дело касается передачи из космоса, то задача значительно усложняется.
Мощность передающих устройств на борту межпланетной автоматической станции, как известно, исчислялась единицами ватт. Так как во время своего полета станция могла поворачиваться, меняя свою ориентацию в пространстве и относительно Земли, то для непрерывного приема ее сигналов диаграмму направленности передающих антенн пришлось сделать круговой. Благодаря этому радиосигналы излучались по всем направлениям равномерно, а их мощность с удалением от станции уменьшалась пропорционально квадрату расстояния. При расстояниях почти в полмиллиона километров мощность, приходящаяся на один квадратный метр земной поверхности, составляет 10—18 ватт. Чтобы представить себе, насколько мал этот сигнал, можно привести следующий пример. Если бы передатчик межпланетной АС излучал мощность, равную по величине мощности всех электростанций земного шара, то и тогда сигнал был бы в несколько миллионов раз меньше той мощности, которая необходима, чтобы зажечь лампочку обычного карманного фонарика.
Вот почему прием сигналов с MAC потребовал, кроме применения очень чувствительных приемных устройств, направленных антенн, также специальных методов обработки и передачи сигналов как на самой станции, так и на Земле, то есть создания специальной помехоустойчивой системы.
Повысить устойчивость против помех можно, как известно, увеличением мощности сигнала, ширины спектра передачи или, наконец, ее длительности. Большинство схем использует какую-то из этих возможностей. Ясно, что значительное увеличение мощности передатчика на межпланетной АС исключено. Не годится также увеличение ширины спектра. Последнее объясняется следующими причинами.
Прием таких мизерных сигналов, какие доходят от станции до Земли, может быть произведен только очень чувствительными приемниками. А уровень шумов на выходе приемника сильно зависит от той полосы частот, которую он усиливает. Если уменьшить ее, например, в 10 тысяч раз, то уровень только собственных шумов приемника уменьшится не менее чем в 100 раз. Значит, с этой точки зрения имело смысл делать систему передачи с автоматической станции не широкополосной, а, напротив, узкополосной.
Читайте в любое время
