FOTO-TELEVIZIJSKE KAMERE

Prve sovjetske svemirske kamere koristile su klasični fotografski film, koji je bio automatski razvijan, fiksiran, sušen, a onda skeniran radi slanja signala na Zemlju. Iako sve to danas izgleda mehanički vrlo komplikovano, u kontekstu tehnologije iz 1959. godine, takav prilaz je imao nekoliko prednosti. Film je mogao odmah da zabeleži slike, daleko veće rezolucije i osetljivosti od vidikonskih TV cevi. Na samo jednu rolnu filma mogao je da se smesti ogroman broj vizuelnih informacija. Slike su kasnije mogle da se premotaju i skeniraju, a potom šalju bilo kojom brzinom koja je odgovarala postojećoj telemetrijskoj transmisiji. Istu strategiju su prihvatili i Amerikanci u svojim misijama „Lunar Orbiter“17 sedam godina kasnije.


Kamera „Енисей-II“ na sondi „Луна 3“ (levo). Desno je prenosno/prijemni sistem.

Sistem kamera „Jenisej“ konstruisali su za Lenjingradski naučno-istraživački TV institut (NII-380) inženjer Pjotr Braclavec (rus. Пётр Фёдорович Брацлавец, 1925-99) sa kolegama18. Parovi kadrova su bili jednovremeno ekstonirani kroz sočiva objektiva žižine daljine od 200 i 500 mm na specijalni izohromatski film od 35 mm (prema nekim izvorima, „pozajmljen“ sa zarobljenih američkih špijunskih balona). Film je bio otporan na temperaturu i zračenje i imao je ukupno 40 kadrova. Dok je fotografisao Mesec, sistem je prolazio kroz četiri vremena ekspozicije, od 1/200 do 1/800 sec. U trenutku snimanja, kamera je od Zemlje bila udaljena 470 hiljada kilometara (a 63.500 km od površine Meseca).

Nakon fotografisanja koje je trajalo 40 minuta, u komori sa hemikalijama započeta je sekvenca automatskog razvijanaja, fiksiranja i sušenja filma, a potom je sa Zemlje stigla komanda da se film pomeri u optičko-mehanički skener, gde je pokretni zrak katodne cevi projektovan kroz film na fotoelektrični multiplikator. Prolazeći kroz različito osvetljene delove filma, zrak je u fotomultiplikatoru različiti intenzitet svetlosti pretvarao u električne signale koji su se prenosili na Zemlju (slično faksimilu). Svaki kadar je bio skeniran sa rezolucijom od 1000 (horizontalnih) linija.

17. Serija od 5 letilica u periodu 1966-67, čiji je zadatak bio da mapiraju Mesečevu površinu pre sletanja „Apolla“. Snimili su 99% površine.
18. Sama kamera „Jenisej“ razvijena je i proizvedena u Krasnogorskim Mehaničarskim fabrikama (rus. Красногорский завод им. С. А. Зверева) u blizini Moskve. Fabrika je započela svoju proizvodnju početkom II sv. rata, nakon zarobljavanja nemačkih postrojenja „Carl Zeiss“ iz Jene. Isti zavodi proizvode danas i fotografske aparate i kamere „Zorki“,
„Zenit“, „Krasnogorsk“ i „Horizont“, i glavni je snabdevač tržišta i vojske sočivima u Rusiji.


Fototelegraf koji je predstavljao deo sistema „Jenisej“, konstruisan u elektromehaničkim zavodima u Kalugi. Sličan ovom bio je i u automatskoj sondi „Луна 3“ koja je 1959. poslala prve slike druge strane Meseca. Primljene slike je procesirao i analizirao tim vodećeg astrofizičara Jurija Lipskog (rus.Юрий Наумович Липский) sa Šternbergovog astronomskog
instituta (ГАИШ) u Moskvi.

Radio-sistem je projektovao Jevgenij Boguslavski (rus. Евгений Яковлевич Богуславский), koji je u to vreme radio u Istraživačkom institutu za kosmičku tehniku (rus. Всесоюзного Научно-исследовательского института космического приборостроения, РНИИ КП). On se već isticao u konstruisanju uređaja sa impulsnim predajnicima, koji će kasnije omogućivati vrhunsku telemetriju na planetnim udaljenostima19. Međutim, na „Луни 3“, Boguslavski je iznenadio i svoje kolege konstruišući kontinuirani FM video-predajnik, koji je radio na 183,6 MHz.


Kadrovi 28 i 29 snimljeni kamerom sa „Луне 3“. Kada je 6. oktobra 1959. sonda bila na oko 60.000 km od Meseca, isključen je sistem za orijentaciju i letilica je prestala da rotira, okrenuvši se kamerom ka površini, koju je detektovala foto-ćelija. Ovo gore su bile prve skile koje su stigle. Velika crna tačka dole levo na užoj slici je Mare Moscoviense, a tamna površine gore desno Mare Smythii. Mali tamni krug gore desno sa belom tačkom u sredini je udarni krater Ciolkovski sa središnjim pikom (sever je dole).

19. On je još od 1954. bio načelnik konstruktorskog odelenja НИИ-885. Konstruisao je prvi sovjetski telemetrijski sistem (СТК-1 „ДОН“), učestvovao je u pravljenju sistema za radionavođenje prve balističke interkontinentalne rakete (МБР „Р-7“), učestvovao je u razradi sistema radio-upravljanja i veze prvih letilica na Mesec i prvog leta čoveka u kosmos, „Востокa-1“, itd. Doktorirao je 1958. a postao profesor 1962. Umro je 1969. godine. Ima
krater na drugoj strani Meseca.

Sedmog oktobara 1959. godine, čovečanstvo je prvi put ugledalo drugu stranu Meseca, onako kako ju je fotografisala „Луна 3“20. Kadrovi u parovima, prikazivali su slike od 200 i 500 mm. Zaustavivši stabilizaciju po osama, sonda je provela 40 minuta u fotografisanju Meseca, a onda nastavila svoju rotaciju radi stabilizovanja leta oko Meseca. Kamera je nosila film sa ukupno 40 kadrova, a oni od 26. do 38. snimljeni su i zabeleženi u punoj rezoluciji. U nekim izvorima se pominje da je ukupno snimljeno 17 kadrova, a negde samo 12. U svakom slučaju, u to vreme je bilo objavljeno samo šest fotografija. Misija je bila tako tempirana da je fotografisanje obavljeno pri punom Mesecu, ali pod tim uglom svetlosti planinski teren i krateri bili su bez senki i proizvodili su vrlo malo kontrasta.

Periodične trake statičkih smetnji koje su uočljive na gornjim fotografijama nastale su zbog okretanja letilice i „mrtvih uglova“ u zračenju antene. Privremeni prijemnici, koji su bili smešteni na Krimu i Kamčatki, posedovali su magnetofonske trake i uređaje za snimanje 35-milimetarskog filma i trenutno prebacivanje slika na termički papir. Podsećam da u vreme istorijskog leta „Луне 3“ snažne telemetrijske prijemne stanice u Jevpatoriji i Simferopolju još nisu bile puštene u pogon. Fotografije su pravljene na osnovu snimaka sa magnetofonske trake, uz različita pojačavanja signala, da bi se proučio puni raspon signalnog kontrasta.

Planirano je da 1960. godine Marsova sonda M1 ponese sa sobom identičnu ili jako sličnu tele-foto-kameru ovoj. Trebalo je da transmisija slika bude na 3,7 GHz, a kontinuirani telemetrijski signal su trebale da hvataju antene sistema „Плутон“. Pošto je bio promašen optimalni prozor za lansiranje, zbog uštede u težini kamera je skinuta sa letilice. Obe letilice21 M1 su uništene zbog kvarova na nosećim raketama tipa „Союз“.

20. Taj dan se slavi kao rođendan kosmičke televizije. Prošlog oktobra je bio 50. rođendan.
21. Prva letilica M1 lansirana je 10. oktobra 1960. i to je bio prvi međuplanetni pokušaj SSSRa. Raketa je usled dinamičkih vibracija eksplodirala na visini od 120 km. Četiri dana kasnije lansirana je druga, ista sonda, ali rezultat je 290 sec od lansiranja bio isti. Sonde su imale po 640 kg.


Kamera na sondi „Марс 1“ (1962).

1962. godine Sovjeti su lansirali „Марс 1“ [„2МВ-4“, сер. № 2] sa namerom da fotografišu Mars sa visine od 11.000 km, te je u tom cilju poslali složenu kameru tešku 32 kg. Sadržala je rolnu 70-milimetarskog filma i sočiva žižinih daljina 35 mm i 750 mm. Snimala je naizmenično kvadratne i velike 3 × 1 pravougaone fotografije. Rolna je imala kapacitet od 112 kadrova („frejmova“), koji su mogli da budu skenirani sa 1440 ili 720 linija, odn. sa 68 linija za brzi pregled („rapid preview“). Pojedinačni kadrovi su mogli da budu kadnije skenirani i poslati putem telekomandi. Možda je takav sistem kamera mogao da konstruiše i Braclavec, ali već u to vreme sisteme deep-space kamera konstruisali su inženjeri sa Istraživačkog instituta za kosmičku tehniku (РНИИ КП) u Moskvi.

U to vreme Sovjeti su objavili da kamera takođe poseduje i ultraljubičasti spektrograf22. UV spektar je bio projektovan na film odmah pored fotografije. Na sondi je takođe bio montiran i infracrveni difrakcioni spektrometar od 3-4 mikrona23, orijentisan paralelno sa osom kamere. I UV i IC spektrometre konstruisao je moskovski profesor fizike Aleksandar Lebedinski (rus. Александр Игнатьевич Лебединский, 1913-67).

Kamera je imala sopstveni predajnik na 6 GHz koji je koristio pulsnu pozicionu modulaciju (pulse position modulation, PPM). Imao je snagu od 50 vati i emitovao je vrlo kratke pulseve od 25.000 vati. Bilo je to pre pronalaska redundantnih kodnih sistema, te je ovakav prenos informacija putem snažnih impulsa bio izvrstan metod za povećavanje talasne dužine podataka poslatih sa više stotina miliona kilometara. Verovatno je ovaj konkretni sistem razvio Boguslavski. Slike su bile slate u vidu pojedinačnih piksela24, a sivi tonovi su verovatno bili kodirani kao analogni impulsi, a ne u vidu nekih binarnih vrednosti. Slike visokog kvaliteta su slate brzinom od 90 piksela u sekundi, te je za slanje slike od 1440 × 1440 bilo potrebno punih 6 sati!

Ista kamera se nalazila i na jednoj sličnoj svemirskoj automatskoj stanici, lansiranoj 1962. ka Veneri, ali ona nije uspela da ode dalje od Zemljine orbite. Radio-kontakt sa „Марсом 1“ izgubljen je na udaljenosti od 107 miliona kilometara od Zemlje, a verovatni uzrok je bio gubitak goriva za kontrolu usmerenosti tanjira glavne antene ka Zemlji.

22. Ranije su postojali spektroskopi, optički uređaji koji su uz pomoć prizmi stvarali spektralne linije i merili njihove talasne dužine i intenzitet radi spektralne analize. Sa razvojem fotografskog filma, razvijeni su mnogo precizniji spektrografi. Rade na istom principu kao spektroskopi, samo što umesto teleskopa imaju kamere. Danas te uređaje obavezno imaju
sve svemirske letilice, a svi se sećamo da su 2004. ti uređaji (NICMOS) bili među prvima koji su popravljani na Hablovom teleskopu.
23. Ovaj spektrometar je zapravo tražio tragove metana, za koji se verovalo da bi predstavljao znak postojanja života.
24. Piksel – PIX [picture] ELement); osnovna jedinica, kontrolisani elemenat, od koje je sastavljena jedna slika na monitoru. Veća koncentracija piksela znači bolju, kvalitetniju, jasniju sliku.

Kamera sa lunarne sonde „Зонда 3“ i šema njene unutrašnjosti (desno).

1. Film zaštićen od zračenja
2. Vrata za film & fokalna ravan
3. Objektivska sočiva od 106 mm
4. Namotavač filma
5. Toplotni razvijač filma
6. Doboš za sušenje
7. Absorber vlage
8. Servo motori
9. Prorez za premotavanje
10. Otvor skenera sa kondenzatorom svetlosti
11. Pogonski kalem & zatezač trake
12. Kalem za namotavanje
13. Motor za precizni rad
14. Kontrolna & video elektronika
15. Tačkasti izvor svetlosti
16. Oscilirajuće ogledalo
17. Logaritmički fotomultiplikator („ФЭУ-54“)
18. Ulaz UV spektrografa

„Зонд 2“ [„3МВ-4А“, №2] је predstavljao peti sovjetski pokušaj da se precizno proleti iznad površine Marsa25. Lansiran 1964. godine, nosio je sa sobom i foto-televizijski sistem težak 6,5 kg koju je konstruisao dr Arnold Selivanov (rus. Арнольд Сергеевич Селиванов) i koji je bio značajno minijaturizovan u odnosu na masivnu kameru „Марса 1“. Ova kamera je upotrebljavala film širine 25,4 mm, sa 40 kadrova u rolni. Nakon razvijanja, film je mogao da se automatski premota i skenira, rezolucijom od 1100 od. 550 linija po slici. Transmisija je obavljana brzinom od 67 linija u sekundi, tako da je trebalo svega par minuta po pslici, sem kada je slanje bilo u visokoj rezoluciji, kada je za to trebalo oko 34 minuta.



Tokom 1965. godine misije „Зонд 3“ [„3MВ-4A“] je poslala 23 širokougaone fotografije26 (sa narandžastim filterom) i tri ultraljubičasta spektra dalje strane Meseca27. Njena kamera je koristila sočiva objektiva od 106,4 mm. Slike su pravljene i razvijane svakih 2,25 minuta, sa naizmeničnom ekspozicijom od 1/100 i 1/300 sekunde. Svaka slika je pokrivala površinu Meseca od oko 25 km2, sa rezolucijom od 15-20 metara. Koristeći digitalnu tehniku, prvo je izvođeno brzo skeniranje i transmisija snimaka brzinom od 67 linija po slici, a onda je komandovano re-skeniranje odabranih slika u visokoj rezoluciji (1100 linija28), u nekim slučajevima i više puta. Sve to je izvođeno na udaljenosti koja je jednaka proletanju pored Marsa, pri čemu je film premotavan i više puta testirano slanje slika29. Kao i ranije, impulsni predajnik je na talasnoj dužini od 5 cm slao vrednosti piksela na Zemlju, ili po želji i potrebama, predajnik kontinualnih talasa je na dužini od 8 cm slao iste rezultate. Najverovatnije je da su oba sistema testirana na različitim udaljenostima od Zemlje. U režimu visoke rezolucije, slike su slate brzinom od 550 piksela u sekundi (2 sec po sken-liniji), te je za slanje slike od 1100 × 1100 piksela bilo potrebno 34 minuta.

U kameri je bio montiran i ultraljubičasti (UV) spektrograf (opsega 285-355 nm), koji je na filmu zabeležio 3 snimka. Drugi, koaksijalni UV spektrograf, merio je 190-275 nm fotomultiplikatorskim detektorom i koristio digitalnu telemetriju. U misijama na Mars, uz kameru se nalazio i infracrveni (IC) spektrometar (3-4 mikrometra), čiji je zadatak bio da istraži apsorpcione trake organskih molekula, kao i IC spektrometar (6-40 mikrometra) u misijama na Veneru, koji je istraživao termalni balans na planeti. Sve spektrometre su konstruisali A.I. Lebedinski i V.A. Krasnopoljski. „Зонд 2“ je nosio dve takve kamere sa sočivima od 200 i 500 mm, ali se sonda nažalost pokvarila na putu do Crvene planete. „Луна 12“ [„E-6ЛФ“] је oktobra 1966. godine takođe ponela dve kamere istog dizajna u nisku orbitu oko Meseca. Svaka kamera je poslala na Zemlju po 40 slika skeniranih u dve brzine. Bile su to prve sovjetske fotografije Meseca napravljene iz orbite, iako mi se čini da je u javnosti bila objavljena samo jedna jedina30. Dva meseca pre ove misije lansirana je „Луна 11“, ali iako je propisno ušla u orbitu oko Meseca, zbog gubitka orijentacije njene kamere su uhvatile samo crnilo okolnog kosmosa. Jednotonska „Венера 2“ [„3МВ-4“] je 1966. godine ponela jednu TV kameru sa sočivima od 200 mm, ali se letilica pokvarila pre nego što su prilikom prilaska planeti finalni telemetrijski podaci poslati na Zemlju.


Foto-televizijski kompleks na „M-69“ (levo). Pored je prikazano kućište pod pritiskom.

25. U želji da postave orbiter oko Marsa pre Amerikanaca, Sovjeti su lansirali čitavu seriju neuspelih sondi (počev od oktobra 1960. sa letilicama „Mарс 1960A“ i „Mарс 1960Б“). Nisu uspeli, jer ih je 1971. za malo pretekao Nasin „Mariner 9“. Zato su Sovjeti požurili na površinu – lenderi „Mарса 2“ i „Mарса 3“ su prvi sleteli, odn. udarili u Mars. Ipak, misije su
bile neuspešne, a prvi kompletan zadatak uspešno su obavile Američke letilice „Viking 1“ i „Viking 2“.
26. Snimanje je trajalo 68 minuta i pokrivalo je površinu od oko 5 miliona km2.
27. Tokom lansirnog prozora оtvorenog 1964. ka Marsu, trebalo je da ova sonda bude lansirana zajedno sa „Зондом 2“. Pošto je prilika za lansiranje bila propuštena, sonda je kao testirajuća letilica ipak poletela po trajektoriji ka Marsu, iako je planeta već bio nedostižna. Bila je to druga letilica koja je slikala drugu stranu Meseca. „Зонд 3“ je bila poslednja deep-space letilica koju su konstruisali i sastavili u Koroljevljevim biroima OKB-1, pre nego što je čitav lunarni program predat Lavočkinu. Letilica je nosila i eksperimentalne jonske pulsne motore! Bila je to druga letilica u istoriji – prva je bila„Зонд2“.
Zapravo poslala je 29 frejmova, ali prve dve fotografije su sadržavale šare za testiranje opreme i one nisu objavljene, frejmovi 8-10 su sadržavali UV spektre, a frejm 25 nikada nije uhvaćen. Fotografisanje je započelo 20. jula 1964. na visini od 11.600 km.
28. U to vreme, kamere američkog programa „Renger“ su postizale samo polovinu te vrednosti, ali su zato slale na hiljade slika površine.
29. Zapravo, Rusi su čekali da se fotografisanje završi i da se sonda udalji 2.200.000 km od Zemlje i onda započeli slanje slika faksimilom. Da bi se proverila sposobnost komunikacionog sistema, ista procedura je 23. oktobra 1965. ponovljena i sa udaljenosti od 31.500.000 km, a kasnije još dalje, 3. marta 1966. sa udaljenosti od 153.400.000 km, što je jednako udaljenosti Marsove orbite.

Orbiteri projekta „М-69“31 nosili su po tri foto-TV-kamere daleko naprednije konstrukcije, sa sočivima od 35, 50 i 250 mm. Točak sa staklenim filterima (crveni, zeleni, plavi i providan) koji je koristila jedna od kamera (ili ga je možda delila sa drugim kamerama), trebalo je da posluži za dobijanje fotografija u boji. Svaka kamera je bila snabdevena sa po 160 slika na specijalnom filmu.

Nakon dolaska u orbitu, filmovi bi bili hemijski aktivirani, čime bi bila skinuta zaštita od izloženosti kosmičkom zračenju tokom višenedeljnog putovanja kroz kosmos. Slike su trebale da budu skenirane u rezoluciji 1024 × 1024 i poslate na
Zemlju pulsnom modulacijom na 6 GHz. Nažalost, obe letilice programa „M-69“ su pre vremena stradale zbog kvarova tokom lansiranja novog tipa raketenosača „Протон“.
Тоkom 1971. godine, svemirske letilice „Марс 2“ i „Maрс 3“ su ušle u orbitu. Svaka od njih je nosila po dve foto-TV-kamere sa objektivima od 52 i 350 mm i vidnim poljem od 360°. Zbog ozbiljnih problema sa telemetrijskim sistemom,
„Марс 2“32 je poslao vrlo malo podataka. „Марс 3“ se ponašao dobro, ali se njegov impulsni predajnik na santimetarskim talasima pokvario, pa su slike slate pulsnom kodnom modulacijom preko decimetarskih talasa. Od decembra 1971. do marta 1972. godine fotografisano je samo 60 slika, od kojih su samo neke poslate, i to u slaboj rezoluciji od 250 linija.


Levo je prikazana uskougaona foto-TV-kamera „Зуфар-2СА“ sa objektivom žižine daljine 350 mm, kakva je bila na letilici „Mарс-5“. Na istoj letilici je bila i širokougaona foto-TV-kamera „Вега-ЗМСА“ sa objektivom žižine daljine 52 mm i revolverskim mehanizmom svetlosnih filtera (desno).

30. U to vreme Sovjeti su (kao i Amerikanci) tražili mesto za buduće sletanje ljudske posade. Izbor je bio Oceanus Procellarum, Sinus Meridiani i Mare Tranquillitatis (tu će sleteti „Apollo 11“).
31. Misli se na identične misije „Mарс 1969A” i “Maрс 1969Б”, koje su zajedno sa letilicama „Марс 2“ do „Марса 7“ (1971-73) i „Марс 1971Ц“ predstavljale letilice treće generacije, teške oko 5 tona, za čije lansiranje je bila potrebna i nova teška raketa, „Протон“. Sve su bile predviđene da nose orbitere i lendere na Mars.
32 Bio je to prvi objekat napravljen ljudskom rukom koji je dospeo na površinu Marsa. Doduše, padobran se nije otvorio. Bio je 27. novembar 1971. godine. Lender je nosio i prvi daljinski upravljiv rover (težak 4,5 kg), ali zbog problema sa sletanjem, od njega nije bilo ništa.


Panoramska kamera kakvu su na drugu planetu nosili orbiteri „Марс 4“ i „Марс 5“.

Маrsovi orbiteri lansirani 1973. godine, „Марс 4“ i „Марс 5“, nosili su fototelevizijske kamere istog tipa kao „Марс 3“. Sistem rada tih kamera u osnovi je bio isti kao kod onih na „Зонду 3“, ali upotrebom novije fotomultiplikatorske
cevi (rus. фотоэлектронный умножитель, ФЭУ) „ФЭУ-103“ uvedena su brojna tehnička poboljšanja u optici filmskog skenera. Kamere su koristile neperforirani film širine 25,5 mm, koji je bio dugačak 20 metara i imao po 480 kadrova formata 23 × 22,5 mm, a nalazio se u specijalnim kasetama zaštićenim od kosmičkog zračenja.
Film je bio eksponiran naizmenično brzinom od 1/50 i 1/150 sekundi, sa tankom kalibracionom sličicom između dva kadra. Nakon razvijanja i sušenja, film je mogao da se premota i na zahtev putem telekomandi skenira jednom od deset raspoloživih brzina. U praksi, sve slike su prvo bile prenošene na pregled („preview“) u rezoluciji 235 × 220 piksela (normalna rezolucija je iznosila 940 × 880), a posebno interesantne slike su bile ponovo slate u najboljem mogućem
kvalitetu – 1880 × 1760 piksela.
Prenos fotografija je izvođen preko posebnog impulsnog predajnika putem pulsne pozicione modulacije. Brzina je mogla da se bira između 512 ili 1024 piksela u sekundi. Ponekad se ta rezolucija od 1024 piksela/sec opisivala i kao „6144 bita/sec“, jer je informacija od 6 bita analogna vrednosti od 1 piksela. Svi drugi telemetrijski podaci slati su putem regularnog brodskog predajnika, kao digitalni signal.


Slike sa „Марса 5“ sa sočivom žižine daljine 350 mm, i slika sa iste letilice sa širokougaonim sočivom daljine 52 mm. Snimci su načinjeni u trećoj seriji. Prva slika prikazuje deo nekih 230 km severno od kratera Bond. Veliki krater je prečnika oko 35 km. Druga slika prikazuje Eritrejsko more, sa kraterom Holden (150 km) dole desno.

Isto kao i kod „Марса 3“, i ovde su na svakoj letilici bile montirane po dve kamere, jedna uskougaona, sa Cassegrainovim telescopskim sočivima od 350 mm i narandžastim longpass33 (LP) filterom („Зуфар-2СА“), a druga širokougaona, sa 52-milimetarskim sočivima i 4 kolor-filtera („Вега-ЗМСА“)34.
Bile su teške 9,2, odn. 8,5 kg. Širokougaona je mogla da snima kroz različite filtere: crneni, narandžasti ili naizmenično kroz crveni, zeleni i plavi. „Марс 4“ je tokom proletanja poslao 12 fotografija, a „Марс 5“ je tokom 9-dnevnog
orbitiranja poslao 108 slika. Svih pet letilice američke misije „Lunar Orbiter“ (1966-1967) nosile su
filmske kamere sa automatskim razvijanjem i skeniranjem. Dok su uskougaone slike bile jako zamrljane usled kretanja kamere, širokougaone su bile najkvalitetnije slike Mesečeve površine snimljene do tada35.

33. Optički interferentni ili obojeni stakleni filter koji slabi kraće talasne dužine a propušta duže, one koji su iznad aktivnog raspona ciljanog spektra (ultraljubičastog, vidljivog ili
infracrvenog).
34. Sa visije od 1.700 km objektiv kamere „Зуфар-2СА“ hvatao je površinu od 110 km2, a „Вега-ЗМСА“ je sa iste visine hvatao 735 km2.
35. Orbiteri su ukupno slikali 99% Mesečeve površine (i jedne i druge strane). Poslali su ukupno 2.180 slika visoke rezolucije (sočiva žižine daljine 610 mm), i 882 srednje rezolucije (sočiva žižine daljine 80 mm). [Digital Lunar Orbiter Photographic Atlas of the Moon]

OPTIČKO-MEHANIČKE CIKLORAMSKE KAMERE

Provereni stručnjaci i konstruktori SSSR-a, Arnold Selivanov i Juri Gektin (rus. Юрий Михайлович Гектин), projektovali su sve panoramske kamere za Mesečeve, Marsove i Venerine lendere. Umesto panirajućih televizijskih kamera36, odlučili su se za skeniranje pejzaža preciznim fotomertom37. Za to su im bili potrebni jednostavniji uređaji, ali sa određenim prednostima. Uspeli su da precizno izmere osvetljenost svakog pojedinačnog piksela i čitav pejzaž prikažu kao jednu kvalitetnu sliku.
Te kamere su verovatno nastale usavršavanjem prvih cikloramskih telefotometara koje su konstruisali A.M. Kasatkin i ekipa, a koje su korišćene za ultraljubičasto slikanje male rezolucije i telemetriju geofizičkih raketa na velikoj visini38. Kosmičke letilice od „Луне 4“ do „Луне 8“39 nosile su cikloramske optičko-mehaničke kamere koje je projektovao tim dr prof. Igora Roseleviča40 (rus. Игорь Александрович Росселевич) sa Lenjingradskog televizijskog instituta (НИИ-380). Bile su teže i slabije rezolucije od Selivanovljeve kamere kakvu je nosila „Луна 9“, koja je umesto da bude izložena spoljnjem vakuumu funkcionisala u posebno dizajniranom staklenom cilindru pod pritiskom.

36. Kamere koje se pomeraju da bi pratile dati objekat, ili da bi stvorile panoramski efekat.
37. Instrument koji precizno meri fotometrijske veličine kao što su osvetljenost, svetlosni fluks, jačinu i sl.
38. Sovjeti su 1948. napravili raketni kompleks „MP-1“ (600 kg), koji je leteo do visine od 90 km. {http://visualrian.ru/images/item/368384} Konstruktor je bio mladi ineženjer fizike A.M. Kasatkin i drugovi Izakov i Kokin. U idejama im je „pomogla“ američka raketa „Aerobee“. Motor na tečno gorivo konstruisao je A.M. Isajev. O rezultatima je Kasatkin
govorio na Međunarodnoj konferenciji o meteorologiji, koja je 1957. održana u Vašingtonu. (Lukavi Ameri ...)
39. Bio je to 11. neuspešan pokušaj Sovjeta da meko slete na Mesec – tek je sledećoj sondi, „Луни 9“, to pošlo za rukom.
40. Glavni konstruktor profesionalne TV aparature. Dugogodišnji direktor NII.



1. kućište 80 × 205 mm
2. Mountažni prsten
3. Električni konektor
4. Poklopac
5. Tanki „Diolenski“ prozor
6. Ventila za izjednačavanje pritiska
7. Termička izolacija
8. Cevni nosač
9. Sočiva objektiva i dijafragma
10. Fotomultiplikator „ФЭУ-54“
11. Motor skenera
12. Ogledalo skenera
13. Aktivno ogledalo kamere
14. Elektronika motora
15. Elektr. kontaktne četkice
16. Napajanje fotomultiplikatora
17. Logaritamski pentodni pojačavač

Kod kamere „Луне 9“, prikazane na gornjoj slici, sočiva objektiva su bila izoštrena na hiperfokalnu daljinu41, dajući oštru sliku terena na udaljenosti od 1,5 metara pa do horizonta. Logaritmička fotometrija i automatska kontrola pojačavanja42 (kontrolisana fotoćelijom) omogućavali su kameri da operiše u širokom rasponu spoljnje osvetljenosti, od 80 do 150.000 luksa43. Osetljivost je takođe mogla da se podešava i telekomandama. Fotomutiplikator i pojačavač u skeneru filma bili su isti kao i kod skenera foto-TV kamere „Зонда 3“. Začudo, iako је sadržala vakuumske elektronske cevi, motor i napajanje od 1700 vati za fotomultiplikator, kamera je težila samo 1,3 kg i trošila ništavnih 2,5 vati struje.

Gornji deo sistema sa oscilujućim ogledalom i motorom slobodno je rotirao u metalnom kućištu, ostvarujući električni kontakt preko četkica. Skeniranje je bilo vertikalno, sa laganom rotacijom. Mehanički korak ogledala bio je tako precizan, da je „pokrivao“ 1/3 piksela. Potpunoj 29° × 360° panorami sa 6.000 vertikalnih linija bilo je potrebno oko 100 minuta da bude poslata na Zemlju. Prema komandi, kamera je mogla da skenira unapred, unazad, ili 4 puta brže za brzo pregledavanje ili pozicioniranje. Generisan je analogni video-signal od 250 Hz, što je bilo frekventno modulisano na podnosač44 od 1,5 KHz. Potom je bio fazno moduliran u telemetrijski nosač od 183,538 MHz. 250 ciklusa po liniji teoterski je ekvivalentno 500 piksela, što je najčešće pominjana rezolucija. Slike Meseca su slate u vidu analognog FM video siglala, jer je između Meseca i 32-metarskog tanjira u Simeropolju u to vreme bio uspostavljen snažan komunikacioni kanal. U kasnijim misijama za Mars i Veneru, video-signal između kamere i zemaljske stanice bio je digitalan.

41 Udaljenost iza koje se svi objekti, kada je sočivo fokusirano na beskonačno, nalaze u
„prihvatljivoj“ žiži,; žižina daljina sa maksimalnom dubinom vidnog polja.


Panorama 1 koju je snimila „Луна 9“. [http://www.mentallandscape.com/C_Luna09_1.jpg] Bile su to prve slike poslate na Zemlju sa površine nekog nebeskog tela. Kamera je uočavala detalje od 15-20 mm na udaljenosti od 2 m. Prve fotografije nisu objavili Sovjeti, već Britanci koji su slučajno ulovili signal. Poslednji kontakt sa sondom ostvaren je 6. II 1966.


Jedna 5 panorama koje su stigle sa lendera „Лунe 13“. Jedna od dve kamere (bila je namera da se napravi stero snimak) se pokvarila, ali to nije uticalo na kvalitet snimka. Baterije na lenderu su se istrošile nakon 6 dana, i veza sa Zemljom je prekinuta.

42. Strujno kolo koje automatski kontroliše pojačavanje prijemnika, tako da je bez obzira na snagu ulaznog signala izlazni signal uvek konstantan. Ponekad se naziva i automatrskom kontrolom jačine.
43. Jedinica za jačinu osvetljenosti, odnos svetlosnog fluksa i površine. Sirijus na nebu = 10-5 lx; pun Mesec = 0,75 lx; oblačan dan = 1.000 lx; sunčani dan = 10.000-25.000 lx ...
44. To je poseban analogni ili digitalni signal prenošen glavnom radio-transmisijom, koji nosi neke dodtane informacije kao što su glas ili podatke. To je već modulisani signal, koji se moduliše u drugi signal više frekvencije i talasne dužine. Npr. kod TV prenosa, glavni signal prenosi crno-belu luminaciju, dok se kolor hrominacija prenosi kao podnosač.


Levo je fragment jedne od pet panorame koju je snimila „Луна 13“. Desno je detalj u punoj rezoluciji.

Gornje fotografije prikazuju deo lunarnog pejzaža koji je snimila kamera „Лунe 13“. Na levoj slici se u daljini vide delovi opreme i vazdušnih jastuka koji su pomogli da se lender težak 113 kg bezbedno spusti na površinu. Na slici desno, detalj u originalnoj rezoluciji prikazuje ispružen nosač gamazračnog densitometra45 i detalje lunarnog tla. Ova prva spuštanja na Mesec46 otklonila su strah tadašnjih naučnika da je površina našeg satelita pokrivena slojem prašine debljine desetak metara, u koju bi svaki brod mogao da potone. Treba se setiti da smo u to vreme mogli da vidimo samo skenove štampanih fotografija, bezbrojne duplikacije originalnog elektronskog signala. Iako su magnetofonske trake FM video-signali čitani i procesirani u savremene digitalne slike, nikada nismo mogli da vidimo pravi kvalitet tih slika.

45. Instrumenat za merenje gustine ili specifične gravitacije.
46. „Луна 13“ je bila tek treća letilica koja je meko sletela na površinu (nakon „Луне 9“ i američkog „Surveyora 1“).


Redom: lenderi „Луне 9“, „Луне 13“ i „Mарса 3“.

„Луна 9“ [„E-6“ сер. № 13] је bila prva letilica koja је uspešno sletela na Mesec, koristeći tom prilikom sistem vazdušnih jastuka sličan onom koji će 11 godina kasnije upotrebiti i američki „Mars Pathfinder“47. Tokom februara 1966.
godine, lender je poslao tri cikloramske panorame, koje su prikazivale obližnje kamenje i horizont udaljen 1,4 km od letilice.

Iz nepoznatih razloga, sovjetski naučnici nisu odmah objavili fotogrfije sa Meseca. Britanski radio-teleskop Jodrell Bank, koji je takođe pratio ovu misiju, primetio je da su uhvaćeni signali identičnog formata sa međunarodnim sistemom koji se koristi u novinarstvu za prenos fotografija. Ubrzo su vest saznali mančesterski novinari iz „Daily Expressa“ i objavili prve slike pre Sovjeta!

Samo 10 meseci kasnije, „Луна 13“ [„E-6M“ сер. № 205] je sa mesta sletanja (Oceanus Procellarum) poslala 5 ciklorama. Tokom nekoliko dana, fotografije su prikazivale okolinu pod različitim uglovima osvetlenja (Mesec se dnevno okrene 13°). Već sam rekao da su zbog stereo-snimanja postojale dve kamere, ali da se jedna odmah pokvarila. Nakon 6 meseci leta, u decembru 1971. „Марс 3“ je postao prva letilica koja se spustila na Crvenu planetu48. I na njemu su, kao i na „Луни 13“, bile instalirane dve cikloramske kamere. Kao druga generacija lunarnih kamera, one su imale rezoluciju od 50 × 6000 piksela, a brzinu skeniranja od 4 linije u sekundi.

47. „Луна 9“ je sletela 1966. a „Mars Pathfinder“ 1997. Odneo je prvi rover na Mars („Sojourner“). Bila je to prva jeftina Nasin letilica (ispod $150 mil.) lansirana pod novim motom agencije "cheaper, faster and better", koji je promovisao tadašnji direktor Daniel Goldin. Nasin lender je bio težak 264 kg, kod je prvi sovjetski (i svetski) lender „Марсa 3“ bio težak
358 kg.


Ploter pokušava da otštampa prispele signale sa lendera „Марса 3“.


Jedina „fotografija“ koju su uspele da pošalju kamere „Марса 3“. Iako je okrenuta kako treba i kako su je videle kamere, njeno dešifrovanje je bilo i ostalo neuspešno.

48 Zgodna šematska animacija misije: http://mars3.gornai.ru/

Nažalost, kontakt sa lenderom odmah je prekinut, a obe kamere su uspele da pošalju snimak nakon samo petnaestak sekundi rada49. Taj fragment je imao samo 79 sken-linija i bio je potpuno neupotrebljiv, uprkos intenzivnoj
kompjuterskoj analizi sovjetskih naučnika sa slavnog Šternbergovog astronomskog instituta (rus. Государственный астрономический институт им. П.К.Штернберга, ГАИШ). Sovjetski ploter, prikazan na prvoj gornjoj slici, ispisuje video-signal prispeo sa „Марса 3“ u horizontalnim potezima. Često je pogrešno interpretirano da ova slika predstavlja Marsov horizont, ali cikloramska kamera je prenosila vertikalne poteze, isto kao i kamera „Луне 9“. To znači da sliku treba rotirati za 90° (druga slika), ali u svakom slučaju njena interpretacija je potpuno nejasna.
Prvi američki lenderi na Marsu50, koji su uspešno sleteli 1976. godine, prihvatili su od Sovjeta cikloramske kamere, koristeći mehanički linearni CCD51 od 512 linija.


Kamere na „Луни 16“ (levo). Kamere na „Луноходима“, koji su na Mesec stigli lenderima „Лунa 17“ i „Луна 21“.

49. Deo panorame koji je stigao nije sadržao nikakve detalje i imao je vrlo slabu osvetljenost od samo 50 luksa. To ukazuje na moguću snažnu peščanu oluju, što bi mogao da bude i uzrok (corona discharge) prekida komunikacije.
50. Radi se o Nasinim lenderima „Viking 1“ i „Viking 2“. Prvi lender je 1982. nazvan „Thomas Mutch Memorial Station“, u čast vođe „Vikingovog“ imidžing tima.
51. Elektronska memorija koja beleži intenzitet svetlosti kao različit napon. Koriste se u kamerama i skenerima kao analogni uređaji za hvatanje slika, te služe zapravo umesto filma.
Najčešće se orisi po jedan CCD za crvenu, zelenu i plavu svetlost.

Sledeća generacija sovjetskih misija na Mesec52 nosila je unapređene verzije cikloramskih kamera, koje su mogle da u jednoj sekundi skeniraju 4 linije, i koje su koristile stabilnije i osetljivije fotoelektronske multiplikatorske cevi „ФЭУ- 96“. Automatska kontrola jačine signala u tim kamerama, a kasnije i kod kamera za Veneru i Mars, imala je elektronsko kolo koje je vodilo računa o njihovom ulaznom signalu. Podešavanje snage izvođeno je svakih 5-10 sekundi. Misije čiji je zadatak bio donošenje uzoraka, „Луна 16“ i „Луна 20“, posedovale su TV kamere fokusirane na mesto kopanja. Imale su rezoluciju 300 × 6000, a bile su u stanju da uhvate i nebo i samu letilicu. „Луна 16“ koja se spustila tokom lunarne noći53, trebalo je da za osvetljavanje površine kopanja koristi posebnu svetiljku, ali ona je zakazala, a za neobjavljene panoramske slike se govorilo da sadrže samo nekoliko svetlih površina osvetljenih svetlošću udaljene Zemljie.


Panorame koje je snimio „Луноход 1“ („Е-8“ №204). On je za 301 dana rada uspeo da na Zemlju pošalje oko 25.000 fotografija i 211 telefotometrijskih panorami visoke rezolucije. Nažalost, i ove slike su kao i sve druge samo kopije kopija originalnog video-signala, tako da su mnoge informacije o crno-belim kontrastima izgubljene.

52. Prema stručnoj literaturi, u „drugu generaciju“ sovjetskih letilica za istraživanje Meseca spadaju sve letilice iz porodice „E-6“ (meko sletanje na površinu) i „E-7“ (uazak u orbitu oko Meseca i slanje TV slika ovršine). „E-1“ su bili predviđeni za istraživanja na relaciji Zemlja-Mesec; „E-2“ za fotografisanje druge strane Meseca; neupravljive letilice „E-3“ za još detaljnije slikanje druge strane; „E-4“ za izazivanje moćnih eksplozija na površini (program prekinut 1958.); i „E-5“ za ulazak u orbitu oko Meseca.
53. Bila je to prva količina uzoraka za Sovjete (101 gram), a nakon „Apolla 11“ i „Apolla 12“ treća uopšteno koja je donela uzorke Mesečevog tla na Zemlju. Na Mesecu je ostala 26 sati i 25 minuta.

O lunarnim roverima (1970. i 1973.), koje su Sovjeti nazivali „Луноходима“, već sam na ovom sajtu napisao detaljan tekst, i u ovom kontekstu pomenuo da su oni tada za kvalitetno slikanje Mesečeve površine i neba nosili po par kamera sa svake strane. Kamere su skenirale po 15° iznad i ispod vertikalne ose, pokrivajući panoramu od 180° na udaljenosti od 1,4 metra do horizonta. Kamere su mogle da slikaju vidno polje od 360°, uključujući i nebo i zvezde, tlo oko točkova, i uređaj koji je precizno pokazivao nagib „Лунохода“.
Proizvodeći video-signal od 1000 Hz, dve cikloramske kamere su mogle da šalju snimke jednovremeno, na podnosaču od 130 i 190 KHz. Rezolucija panorame od 360° je bila 500 × 6000, i tokom dve misije rovera na Zemlju je poslato na stotine takvih velikih snimaka. Radi bolje navigacije, na prednjoj strani rovera nalazile su se dve vidikon kamere niske rezolucije, ukupno teške 12 kg, koje su mogele da pošalju po 10 kadrova od po 250 linija u sekundi.


Kamera koju je nosio lender „Венерe 9“. Desno je prikazan kvarcni prozor kamere koji se nalazio bio pod normalnim pritiskom od 1 atm. Identične po izgledu (ali tehnički poboljšane) bile su i kamere na „Венери 13“ i „Венери 14“.

„Венера 9“54 i „Венера 10“ su bile prve sonde koje su 1975. godine odnele kamere na tu planetu. Dočekali su ih ekstremni uslovi, sa pritiskom od skoro 100 atmosfera i temperaturom od 475° C. Da bi radile u takvim uslovima,
razume se da su bile potrebne određene izmene, ali osnovni konstruktivni principi su ostali isti kao i do tada: skenirajuće ogledalo i usmereni fotometar zasnovan na fotoelektronskom multiplikatorskom cevi.
Kućište kamere je bilo montirano unutar sfernog tela lendera koje se nalazilo pod normalnim pritiskom, sa periskopom koji se završavao cilindričnim kućištem, takođe pod zemaljskim pritiskom. Skenirajuće ogledalo je pomerano uz pomoć žičanog mehanizma, dizajnirano tako da funkcioniše na visokoj venerijanskoj temperaturi. Periskopska cev je bila relativno izolovana, dok je kućište kamere bilo obloženo fazno izmenjivim materijalima55 (PCM) za upijanje toplote. Poseban problem je bilo „dihtovanje“ između titanijumskog nosača i kvarcnog prozora pod pritiskom jer su njihova termička širenja u svemiru i na površini Venere bila veoma različita. Ipak, zlatni „dihtunzi“ i specijalno konstruisani žljebovi rešili su uspešno taj problem – lender „Венерe 9“ je slao signale 53 minuta.

54. Bila je to [“4В-1“ No. 660] prva letilica čiji je orbiter ušao u orbitu oko Venere, a lender poslao fotografije sa druge planete. Lansirana je 8. juna 1975. iz Bajkonura i bila je teška 4.936 kg, a u orbitu je ušla 20. oktobra iste godine.


Levo je dat šematski prikaz kamere „Венере 9“, a desno njen položaj na lenderu. Nalazile su se na oko 90 cm iznad baze letilice.

1. Kvarcni prozor (10 mm)
2. Skenirajuće ogledalo
3. Kompenzujuće sočivo
4. Fiksno ogledalo
5. Sočiva objektiva (28 mm)
6. Otvor u ravni slike
7. Fotomultiplikator (ФЭУ-114)
8. Okidač
9. Fotoosetljiva dioda
10. Stabilna lampa
11. Optički kabl

Kompenzujuće sočivo (3) je bilo elegantno rešenje, dizajnirano tako da odstrani efekte prelamanja debelog kvarcnog stakla prozora. Fokusiranje na hiperfokalnu daljinu omogućavalo je dubinu vidnog polja od 80 cm do
horizonta, tako da su na daljini od jednog metra mogli biti slikani detalji veličine i do 4 mm. Kamera je bila programirana tako da skenira pejzaž sve vreme funkcionisanja lendera.

Na lenderu „Венере 9“ bile su montirane dve kamere, postavljene tako da se na jednoj panorami od 180° vide i obližnje zemljište i horizont56. Slike su imale rezoluciju od 128 × 512, a skenirane su po jednu liniju svakih 3,5 sekunde, što
je bilo znatno manje i sporije od kamera korišćenih na Mesecu. Svaki od oko 70.000 piksela bio je kodiran kao sedmocifreni binarni broj koji je radiosignalom prenošen prvo do orbitera a odatle na Zemlju. Da bi se tokom prenosa video-signala sa tako velikih udaljenosti redukovala interferencija (šum), komunikacija između orbitera i Zemlje obavljana je vrlo malom brzinom (256 bita/sec). Dužina kontakta sa obe misije bila je iznad očekivanja (53 odn. 65 min.), te su skoro dve kompletne panorame poslate sa svake od njih57.

Nažalost, kod oba lendera radila je samo po jedna kamera.

55. Uglavnom veštačke supstance koje su prilikom topljenja, očvršćavanja ili isparavanjana određenoj temperaturi, sposobne da upiju i oslobode veliku količinu energije.
56. Zapravo, Sovjeti su planiralo panorame od 360°, ali pošto poklopac sa jedne od telefotometara (kamerа) nije otvoren, pravljene su panorame od samo 180°. Pokušano je da se problem otkloni kod „Венере 10“, ali nije išlo.
57. „Венера 9“ je uspela da snimi 173° panorame skenirajući s leva na desno, i 124° skenirajući s desna na levo. Vidljivost je bila iznenađujuće dobra – skoro 100 m, iako je svetlo vilo slabo. „Венера 10“ je skenirala 63° u jednom pravcu, 184° u drugom, i 17° ponovo u s leva na desno. Prenos je prekinut kada je orbiter izašao iz radio-dometa. Telemetrija je trajala 44,5 minuta.



Slike panorame prispele sa „Венере 9“. Njihovo slanje ka lenderu završeno je 53 minuta nakon ateriranja, za koje vreme je lender neprestano radio.


Panorama sa „Венере 10“.


Ista slika Venere upropašćena brojnim umnožavanjem.

Mnoge sovjetske svemirske fotografije odštampane su u zaprepašćujuće lošem kvalitetu. To je rezultat bezbrojnog kopiranja kopija, a neretko i hladnoratovske propagande. Pokatkad su (i danas) jedini dostupni izvori nekog uređaja ili slike iz svemira fotokopije iz sovjetskih novina.


„Венера-13“, skraćeni program (Kamera 1).


„Венера-13“, kompletan program (Kamera 2).

Dve identične sovjetske automatske stanice, „Венера 13“ i „Венера 14“, sletele su na ovu planetu 1982. godine58, i odande poslale slike u boji visoke rezolucije. Protok informacija između releja, dela svemirske letilice koji je doneo lender a onda produžio dalje, i samog lendera, povećan je 12 puta, omogućavajući da slike od 252 × 1024 piksela budu prenošene brzinom od 1 linije na svake 0,82 sekunde. Osnovni dizajn je bio vrlo sličan kamerama „Венере 9“, ali sa mnogim poboljšanjima, kao, recimo, četiri svetlosna filtera (providni, crveni, zeleni i plavi). Mali šum fotomultiplikatorske cevi davao je odnos signal/šum od 1000, što je omogućavalo da video bude digitalizovan kao 9 bita po pikselu.

Svaki lender je imao po dve optičko-mehaničke televizijske fotometarske kamere, sa višekratnim programom skeniranja i menjanja filtera u boji. Prva kamera je trebalo da izvrši tzv. „skraćeni program“, koji je započinjao sa skeniranjem od 180° kroz bezbojni filter, zatim skeniranjem napred i unazad po 60° kroz svaki od 3 preostaka filtera, i na kraju 120° čiste slike prilikom vraćanja u početnu poziciju. To je trebalo da obezbedi kompletnu panoramu i delove u
boji, čak i ako bi lender preživeo minimalno planiranih 32 minuta. Druga kamera je izvršavala „dugačak program“, skenirajući punih 180° kroz providni, crveni, zeleni i plavi filter. Obe kamere su preživele dva sata rada59 i poslale više panorama odličnog kvaliteta. Sistem kamera je ponovo projektovao provereni tim dr Arnolda Selivanova sa moskovskog Instituta za kosmičku tehniku (РНИИ КП).

58. Da bi iskoristili dobar uzejamni položaj planeta 1982. godine, Sovjeti su u samo 5 dana lansirali obe letilice. Bez goriva, u Zemljinoj orbiti, bile su teške po 760 kg. imale su letilice za proletanje kraj Venere i po jedan hermetički lender iste konstrukcije kao lenderi „Венере 9- 12“.


Levo je prikazana kamera i spektrometar (desno od kamere, u sjajnom titanijumskom izolovanom cilindru) na „Венери 13“. Savitljivo metalno crevo koje se vidi iznad spektrometra sadrži fiber-optičke kablove koji idu od nekoliko prijemnika montiranih na štitu za aero-kočenje. Na desnoj slici je kamera smeštena u cilindrično kućište pod pritiskom sa kvarcnim prozorom.


Redom, sa leva na desno: namaz boja, iste boje na temperaturi od 500° C i pod pritiskom od 100 atmosfera; iste boje osvetljene nebeskom svetlošću Venere.

Sonde su na površinu Venere nosile specijalno pripremljene panele za kalibraciju boja na fotografijama, koji su sadržali plave, zelene, crvene i sive kvadrate polisiloksanskog60 namaza sa pigmentom metalnog oksida. Njihove boje su prikazane gore, a sRGB (standard RGB61) vrednosti su proračunate na osnovu izmerenog spektra. Premazi su bili testirani i spektrografisani pod simuliranim temperaturama i pritiscima, da bi se tako odredila termohromatska62 i piezohromatska63 promena u bojama. Sveukupno narandžasto osvetljenje koje je upadljivo na panoramama u boji posledica je Rejlijevog rasipanja svetlosti64 i verovatno nepoznatih hemijskih sastojaka u nižim slojevima atmosfere koje apsorbuju plavi deo spektra. Lender je precizno izmerio spektar zenitnog neba, i njegovo osvetljenje je precizno moglo biti proračunato iz spektra ugrejanih premaza, izloženih pritisku.
Proračunate boje ipak se ne podudaraju u potpunosti sa panelima koji se vide na panoramama u boji. Iako bi trebala da je najjača, ipak stoji da ukupna zenitna osvetljenost nije jedina koja je davala svoj doprinos osvetljenosti.
Paneli bi mogli da budu pomalo pokriveni prašinom, i mada su napravljeni od visokootpornog materijala, ipak bi mogli da budu izmenjeni usled dejstva atmosferskih hemikalija. Međutim, najveći efekti su nastali zbog toga što boje
na fotografijama „Венера 13“ i „Венера 14“ nikada nisu pravilno balansirane, niti su uspostavljene odgovarajuće radiometrijske funkcije kamera. Još uvek niko nije sa sugurnošću siguran kakve su stvarne boje na Veneri.

Sve panorame su prenošene u realnom vremenu, ali su kasnije prenošene i sa magnetofona sa letilice „Венера“, u oba slučaja kao jedan kontinuirani digitalni video-signal, bez prekida. Dve uspravne linije smetnji na gornjim slikama nastale su usled prekida u telemetriji prilikom uključivanjem određenih brodskih naučnih eksperimenata. Horizontalna linija na vrhu predstavlja fotometrijski kalibracioni signal. Počevši sa leve strane, skener je započeo da radi kroz bezbojni filter sa automatskom kontrolom prijemnog signala (uočljiva je promena u nijansama kalibracije). Malo kasnije slikano je kroz crveni filter, pa je slika postala tamnija.


Deo sirovog digitalnog videa sa „Венере 13“. [Kompletna panoramska transmisija sa kamere II „Венере 13“. Smetnje na kraju slika su nastale zbog toga što je svemirska letilica koja je služila kao relej polako izlazila iz dometa.

59. Glavna svemirska letilica, koja se nalazila na proletnoj trajektoriji, održavala je radiokontakt sa lenderom 127 minuta. On je slao video-snimak na Zemlju u vidu fazno modulisanog digitalnog signala od 9 bita po pikselu.
60. Organski polimer u čijem lancu se naizmenično smenjuju atomi silicijuma i kiseonika. U opštoj formuli R2SiO, R može da bude kiseonik (H) ili alkilna ili arilna grupa, najčešće CH3 (metilsiloksan).
61. Radi se o RGB modelu boja kod koga crvena, zelena i plava svetlost (primarne boje) u različitim količinama daju široku lepezu svih ostalih boja. Glavna svrha ovog modela je da oseti, opiše i prikaže slike elektronskim putem, kao što je televizija, skeneri i kompjuteri, ali i obična običnom fotografijom. U opcijama svakog Adobe Photoshopa postoji i opcija za RGB boje. Pogledaj i sam u Image/Mode.
62. Jedan od nekoliko vrsti hromizama; osobina materijala da menjaju boju pod uticajem temperature.
63. Osobina materijala da menjaju boju ako su izloženi promenama u pritisku. Maksimalno apsorbovanje talasnih dužina takvih materija (najčešće plastike) je oko nekoliko nanometara po kbaru pritiska.
64. Rasipanje elektromagnetnog zračenja izazvano česticama (molekulima ili atomima) čiji je prečnik manje od 1/10 talasne dužine zračenja. Ovo rasipanje uzrokuje plavu boju neba na Zemlji, ali i crvenog neba nakon zalaska Sunca.

OPTIČKO-MEHANIČKE LINEARNE KAMERE

Konvencionalne kamere fokusiraju sliku uz pomoć 2-dimenzionalnih image senzora65. Jedan od problema te tehnologije je bio u limitiranosti rezolucije, te je bilo lakše napraviti 1-dimenzionalnu kameru koja će se kretati po orbiti i odatle snimati planetu. Iako se danas ova inovacija često pripisuje američkom meteorološkom satelitu „Landsat-1“66, sovjetski naučnici su lansirali ovakvu kameru godinu dana ranije zajedno sa Mesečevim teškim оrbiterom, „Луном 19“. Projektovane od strane Arnolda Selivanova i Jurija Gektina, ove kamere su predstavljale evolutivni korak napred u odnosu na slične uređaje ugrađene 1966. godine u „Луну 9“.




Kamera koja se nalazila na „Луни 19“ i „Луни 22“. Desno je dat šematski prikaz kamere.


„Луна 19“ je bio teški orbiter (4.315 kg) baziran na letilici „Луна 17“ i sa kućištem
„Лунохода“ na vrhu u kome su bili instrumenti. Orbiter je sa male visine uspeo da sa svoje 2 linearne kamere skenira 5 panorama i pošalje ih kući. Do sada je objavljeno jako malo tih slika, a ovo je najbolja – predstavlja krater Stadius (polu-zatrpan, levo) i Eratostenes (desno.

Te kamere, korišćene 1971. i 1973. za sistematsko istraživanje sa male visine67, bile su konstruisane tako da daju dugačke panorame lunarne površine visokog kvaliteta. Кao detektor, koristile su fotomultiplikatorsku cev (4), sa okrećućom prizmom (1) za skeniranje slika od 180° tipa „cilindričnog ribljeg oka“. Skeniranje se obavljalo brzinom od 4 linije u sekundi. Sa visine od 100 km, letilica je mogla da „uhvati“ 100 metara u pravcu skeniranja, a 400 metara upravno na pravac leta. Slike su se pružale ka lunarnom horizontu, što je pomagalo da se precizno proračuna orbitno kretanje satelita.


Fragment panorame „Луне 22“.

Čak i danas, „Луна 19“ i „Луна 22“68 se tretitaju donekle kao tajanstvene misije, jer je jedan od njihovih primarnih ciljeva bio mapiranje Mesečevog nejednakog gravitacionog polja. Tokom godinu ipo dana rada, „Луна 22“ je tako podešavala parametre orbite da je jedno vreme proletala na samo 15-30 km iznad kratera. Prema izveštajima, „Луна 19“ je poslala 5 a „Луна 22“ 10 panorama.


Delovi sistema za snimanje koji se nalazio na orbiterima „Венера 9/10“ i „Марс 4/5“. Levo je uređaj za pamćenje signala, a desno optičko-mehanički skener.

67. Kao druga iz serije „naprednih“ lunarnih orbitera, 1974. je lansirana jako slična sonda „Луна 22“. Dok je „Луна 19“ letela na visini oko 140 km, „Луна 22“ se tokom 18 meseci kruženja spuštala na svega 25 km visine.
68. Bila je to druga i poslednja teška letilica iz serije „E8 ЛС“ (ЛС = lunarni satelit, odn. orbiter). Lansirana je sa Bajkonura 29. maja 1974. a u 220 km visoku orbitu oko Meseca ušla je 2. juna. Na početku misije, sprovela je 4-dnevno istraživanje, kada je spuštena na samo 25 km visine. Sa takve orbite sonda je „čitala“ lunarnu topografiju uz pomoć laserskog visinomera a sastav tla koristeći gamazračni spektrometar. Tokom sledećih 5 meseci, sonda je ispitivala gravitaciono polje i maskone (koncentraciju mase), čime je pomogla Tokom ove faze zabeležena su 23 udarca mikrometeorita, 3 puta manje nego tokom prvobitne faze fotografisanja. U novembru, sonda je prebačena na vrlo ekscentričnu orbitu (171 × 1437 km), koja je omogućavala raznovrsna posmatranja celokupnog lunarnog okruženja. U avgustu 1975. sonda je ponovo spuštena na 30 km i kamere koje nisu radile 14 meseci ponovo su uključene. Tada je načinjena samo 1 dobra slika. U septembru, sonda je ostala bez gasa za kontrolu visine, ali kontakt sa letilicom održavan je još 2 meseca. Bio je to poslednji sovjetski lunarni orbiter.

Orbiteri „Венера 9“ i „Марс 4“ i „Марс 5“ nosili su linearne kamere koje je konstruisao već proslavljeni Gektin i njegova grupa. One su, tokom leta svemirskih letilica u orbiti oko planete, skenirale slike širine 30° i neograničene dužine. Dizajn kamera je bio vrlo sličan cikloramskoj hermetičkoj kameri na „Луни 9“, s tim što oscilujuće ogledalo skenera nije imalo uređaj za rotaciju,već je bilo iskorišćeno orbitno kretanje satelita. Kamere su imale automatsku kotrolu pojačavanja signala a fotometri su radili u logaritamskom režimu.
Kutija na gornjoj slici levo predstravlja magnetofon sa 4 trake za kontinuirano snimanje konstruisan tako da bude povezan sa linearnom kamerom. Mogao je da snima oba video-signala od 1000 Hz, kao i oba sinhronizaciona signala sa brodskog kristalnog oscilatora. Obe kamere su mogle da naizmenično snimaju po 45 minuta, ili jedna kamera 90 minuta.
Video-signale je mogao da se pročita i pošalje na Zemlju u dve brzine (rezolucije).
Neki izveštaji tvrde da je magnetofon takođe korišćen i za skladištenje videosignala sa lendera, iako tehnički podaci pokazuju da su radio-signali sa lendera „Венера“ i „Марс“ ka orbiterima bili digitalni, a ne linearni.


Gore je slika koju je 1974. napravila jedna od dve linearne kamere sa „Марса 5“ (narandžasti filter), a dole slika istоg tipa kamere sa „Венере 9“ (UV filter) načinjena pola godine kasnije.

Kamere sa letilica serije „Марс“ upotrebljavale su po dve poluprovodničke fotomultiplikatorske cevi i slale su fotografije na 3 talasne dužine. Cev sa oznakom „PMT-112“ (AgOC69 katoda) koristila je crveni longpass (LP) stakleni filter za slikanje u infracrvenom delu spektra. „PMT-114“ (multialkalna katoda, koju su koristili i lenderi na Veneri) koristila je crvene i narandžaste staklene filtere za slikanje tih boja. Kamere su skenirale 4 linije u sekundi, stvarajući video od 1000 Hz (250 ciklusa/liniji), koji se potom snimao na magnetofonsku traku. Primarno čitanje je bilo brzinom od 1 linije/sekundi, a prenos na Zemlju je verovatno išao po 256 ili 512 piksela po liniji. Poštojala je i opcija skeniranja brzinom od 4 linije/sekundi, i slanje većom brzinom ali u redukovanoj rezoluciji. „Марс 4“ je poslao 2 panorame, a „Марс 5“ 5 panorama.

Obe kamere na sondama koje su bile na Veneri koristile su elektronske ceni tipa „PMT-114“ sa ljubičastim i UV filterima za dobijanje slika u tim spektralnim opsezima. One su skenirale 2 linije/sekundi, stvarajući video od 1000 Hz (500 ciklusa/liniji). Tokom prenosa na Zemlju, podaci sa trake su mogli da se čitaju i prenose u primarnom modu (256 piksela/liniji), ili sporije (512 piksela/liniji). Orbiter „Венерe 9“ је u periodu od 26. oktobra do 25. decembra 1975. godine
sproveo 17 snimateljskih sesija, koristeći za snimanje ponekad jednovremeno i ljubičastu i UV kameru, deleći magnetofon i elektroniku sa signalima koje je slao lender. Rezolucija panorami oblaka je bila između 6,5 km i 30 km, u za visnosti od visine letilice.
Panorame, vremenski snimane između 30 i 50 minuta, verovatno su bile dimenzija od oko 256 × 6000 × 6-bita, i predstavljale su jako izdužene, kontrastrirane prikaze planete. Te fotografije su bile bolje rezolucije nego što je to kasnije pošlo za rukom fotometru za oblake američkog orbitera „Pioneer Venus“, ali nažalost, te slike nikada nisu javno objavljene. Slika lošeg kvaliteta prikazana gore samo je fotokopija jedne odštampane slike.

69 Srebro-kiseonik-cezijum.


Termička slika Marsa koju je 1989. napravio orbiter „Фобос 2“. To je treći od četiri skeniranja duž Marsovog ekvatora, 512 × 3100 piksela, a zahvata površinu od vulkana Olympus Monsa do kanjona VallesMarineris.


Karta termičke inrecije površine Marsa, napravljena prema podacima koje je snimio orbiter „Фобос 2“svojim skenirajućim toplotnim (infracrvenim) radiometrom „Термоскан“.

Sredinom 1988. godine, SSSR je lansirao „Фобос 1/2“, dva Marsova automatska orbitera novog dizajna70, opremljenih malim roverima, sa namerom da slete na Fobos. Selivanov i Gektinov tim su projektovali optičkomehaničku kameru tešku 28 kg71, u osnovi sličnu linearnim kamerama sa sondama „Марс 5“/“Венера 9“. Nazvana „Термоскан“, kamera je imala dva detektora: jedan za slike u crvenom i bliskom infracrvenom rasponu od 600 do 950 nm, i drugi, hlađen tečnim azotom, za slikanje termičkih infracrvenih talasnih dužina od 8,5 do 12 μm.




Radiometar „Термоскан“ kakav je bio montiran na kosmičku letilicu „Фобос 2“ (1989).

70. Коnstruktivno, ove letilice su naslednici misija tipa „Венера“ (1975-85), čije poslednje letilice su bile „ВЕГА 1“ i „ВЕГА 2“, o kojima sam već pisao, a koje su posetile Halejevu kometu. Isti dizajn je upotrebljen u dugo odlaganoj misiji „Maрс 96“, koja je na kraju ipak završena neuspehom.
71. Startna masa kosmičkih letilica bila je 6.220 kg, od čega je 3.600 kg otpadalo na autonomnu pogonsku jedinicu, koja se otkačinjala nakon manevara za ulazak u orbitu. Ukupna masa naučnih aparata bila je oko 500 kg.

Svemirski brod „Фобос 2“ je bio stabilizovan u sve tri ose72, a kamera „Tермоскан“ је bila okrenuta na suprotnu stranu od Sunca. Pokretno ogledalo je skeniralo jednu dimenziju po 512 piksela/liniji i 1 liniju/sekundi. Skoro kružna orbita letilice pomerala je svaki put kameru za jedan korak preko osvetljenog diska planete. Bleda horizontalna štrafta na gornjoj crno-beloj slici predstavlja Fobosovu senku.


Detalji jedne od termičkih (IR) fotografija. Napravljeno je oko 30.000 ovakvih spektara sa rezolucijom 7-25 km, i oko 400 sa rezolucijom od 700 m.

Iznad je prikazana slika u punoj veličini nastala prilikom drugog skeniranja u dalekom infracrvenom delu spektra. Sa rezolucijom od 1,8 km, fotografije koje je pravio „Фобос 2“ bile su veće rezolucije nego termičke IC fotografije koje će
skoro 10 godina kasnije praviti Nasin „Mars Global Surveyor“. Svaka skenirana linija sadržavala je deo slike od 384 pikela plus 128 piksela kalibracionih podataka (koji su izostavljeni). Kasnija verzija kamere instalirana je na sondu „Maрс 96“, koja je 1996. godine doživela kvar i eksploziju tokom samog lansiranja.


Levo je prikazana slika sa МСУ-СК a desno sa МСУ-Э.


Skener sa meteorološkog kosmičkog satelita tipa „Метеор“.

72. Postojala su ukupno 28 hidrazinska trastera koja su bila montirana na trup i solarne panele koja su upravljala položajem letilice.

U vreme dok je Hladni rat bio na vrhuncu, logično je bilo da su linearne optičko-mehaničke kamere svakodnevno imale svoje redovne obaveze na vojno-špijunskim satelitima oko Zemlje, ali upotrebljavane su i na ne-vojnim satelitima, koji su najčešće nosili zajedničko ime „meteorološki“. Početkom sedamdesetih godina, Selivanovljev moskovski tim je za meteorološke satelite tipa „Метеор“ konstruisao dva nova višekanalna skenera: МСУ-М je skenirao 4 linije /sec koristeći oscilirajuće ogledalo (slično kao kod kamera na „Марсу 5“). On je u svakom koraku skenirao traku širine 3.000 km u četiri talasne dužine u vidljivom i IC opsegu. МСУ-С je skenirao 48 linija/sec koristeći rotirajuću prizmu (slično kao kod kamera „Луне 19“). On je slikao traku širine 2000 km sa rezolucijom od 240 metara, u dve talasne dužine.
Dve gornje slike su nastale na svemirskoj stanici „МИР“ tokom devedesetih. Poslednja generacija skenera sa rotirajućom prizmom, МСУ-СК, montirani su na satelite tipa Метеор-3M“, „Ресурс-О“ i „Океан“, kao i na orbitnu stanicu „МИР“. Oni su mogli da uz pomoć lučnog skeniranja svaki put snime trakuširine 600 km, i pošalju po 4756 piksela/liniji. Kombinovani su sa МСУ-Э „pushbroom“ kamerom, koja je posedovala linearne CCD senzore od 2048 elemenata. Prilikom skeniranja trake široke 45-78 km, МСУ-Э je slala 200 linija/sec, zahvatajući centar МСУ-СК slike.


Petokanalni skener srednje rezolucije (1986).


Savremeni skenirajući aparat za merenje cvetanja akvatorijuma svetskih okeana.

SISTEMI KAMERA SA POVRATNIM FILMOM

Do sada najkvalitetnije fotografije Zemlje i Meseca potiču sa povratnih filmova, slikanih automatski ili od strane astronauta. U Americi je bilo zabranjeno (a i danas je) da se civilni svemirski programi bave razvojem kamera koje nose automatske sisteme za povraćaj filmova iz svemira, što je bio predmet sporova tokom planiranja programa „Landsat“73. U Sovjetskom
Savezu, razlika između vojnog i civilnog svemirskog programa praktično da i nije postojala. Sа slikama visoke rezolucije „Ресурсa-Ф“ korišćenim za topografiju i različite grane nacionalne ekonomije, sovjetski sateliti za linearno skeniranje poput „Ресурсa-О“ bili su dizajnirani za šire pokrivanje od „Landsatova“.


Sa leva na desno: satelit tipa „Зенит“, povratna kapsula tipa „Зенит 8“ sa otvorima za kamere, i kapsula tipa „Ресурс-Ф1“.

73. Radi se o najdužem projektu za snimanje Zemlje iz kosmosa – prvi satelit iz ove porodice lansiran je 1972. a poslednji (za sada) 1999. Do sada su poslali na milione fotografija vezanih za poljoprivredu, kartografiju, geologiju, šumarstvo, regionalno planiranje, edukaciju, ali i za špijuniranje (npr. „Landsat 7“).

Prvi špijunski satelit na svetu zvao se „Зенит 2“74. Razvijen zajedno sa misijama sa ljudskom posadom „Восток“, koristio je za svoje svrhe isti tip svemirske letilice. Od 1961. godine, lansirano je preko 700 „Зенит“ ili „Ресурс- Ф“ satelita, koje su nosile različite sisteme kamera i filmova i vraćajući ih u loptastim povratnim kapsulama prečnika 2,3 m i težine oko 2.400 kg75.
Originalni sistem kamera „Фтор-2“, koji je sadržavao kamere sa sočivima žižine daljine od 200 mm (kamera „СА-10“) i 1.000 mm (kamera „СА-20“), konstruisao je za Optičko-mehaničku fabriku u Krasnogorsku inženjer Jurij Rjabuškin (rus. Ю.В. Рябушкин).
Na gornjoj slici, u sredini, vidi se kapsula „Зенитa 8“76 i dve teleskopske kamere „КФА-3000“, sa žižinim daljinama od 3.000 mm. Svaka od njih je nosila crno-beli film od oko 1.800 kadrova, dimenzija 30 × 30 cm, sa rezolucijom od svega 2-3 metra. Kamere su snimale sa visine izmeđi 180 i 355 km. Isti sistem kamera je u proseku korišćen tri puta, pre nego što bi se pokvario usled ponavljanog lansiranja i kočenja.
Desna slika prikazuje kapsulu „Ресурс-Ф1“ iz sedamdesetih godina i njenih 5 kamera. Dve kamere tipa „КФА-1000“ pravile su kroz objektiv od 1.000 mm kadrove formata 30 × 30 cm na panhromatskom (crno-belom) ili spektrozonskom77 filmu smeštenom u kasetama (rezolucija 4-10 metara, u zavisnosti od visine i vrste filma). Tri kamere tipa „КАТЕ-200“ pravile su kroz objektive od 200 mm kolor-fotografije formata 18 × 18 cm (rezolucija 15-30 metara). Spektrozonski film je na različitim slojevima snimao u talasnim dužinama od 570-680 nm i 680-810 nm.

74. Sovjetski Politbiro je 1956. potpisao tajnu naredbu o razvoju „Объект Д“, koji je pokrenuo program koji će dovesti do lansiranja „Спутника 3“ („Спутник 1” је služio samo za ubrzavanje programa „Объект Д“). Naredba je i danas ostala tajna, ali izgleda da je tada odobren još jedan satelitski program – „Объект ОД-1“ – koji bi služio za foto-špijuniranje iz kosmosa.
Od 1958. Koroljevljev biro OKБ-1 počinje da paralelno radi na „Объекту ОД-1“ i „Объекту ОД-2“ – početnom dizajnu letilice „Восток“ sa ljudskom posadom. Razvoj „Объектa ОД-1“ je zapao u probleme, pa je Koroljev insistirao da se osnovna konstrukcija „Объектa ОД-2“ upotrebi i za špijunske satelite.
Uprkos protivljenju vojske, Politbiro je u maju 1959. naredio razvoj tri različite letilice, ali bazirane na istom osnovnom projektu, „Объекту ОД-2“. Letilica „1K“ je trebalo da bude prototip, „2K“ špijunski satelit, a „3K“ za letove kosmonauta. U početku, sve tri letilice su imale isto ime, „Восток“, ali kada je 1961. to ime postalo poznati kao brod Jurija Gagarina,
špijunski satelit „Восток 2“ je preimenovan u „Зенит 2“.
Prvo lansiranje jednog „Зенитa“ bilo je 11. nov. 1961. ali je završeno rušenjem, a tek 5 meseci kasnije uspešno je lansiran drugi satelit, poznatiji kao „Космос 4“.
75. Satelit je takođe nosio opremu „EЛИНТ“, koja je hvatala signale NATO radara, i pomoću paraboličke antene prečnika 1 m slale na zemlju. Danas nije baš jasno da li je antena služila za hvatanje radarskih signala ili za slanje snimljenih informacija o tome. Kasnije su podaci snimani na magnetofonsku traku i bili vraćani na zemlju u kapsuli, zajedno sa filmovima.
76. To su bili vojni sateliti za kartografisanje. U svemir su ih dizali rakete „Союз“ sa kosmodroma Bajkonur i Pleseck. Оrbitni život im je bio oko 2 nedelje. Isti tip satelita je imao i oznaku „Ресурс“. Poslednji let „Зенитa“ bio je „Космос 2281“ lansiran 1994. godine.
77. Film koji ima dva namaza emulzije za snimanje u različitim talasnim dužinama. Multizonski film obično označava film koji snima u 3 boje.


Levo je slika Rima snimljena satelitom „Ресурс-Ф1“, a desno Los Anđeles snimljen satelitom „Ресурс-ДК“.

Primeri uspešnih fotografija koje su Sovjeti načinili sa povratnih filmova su impresivni. Kamere na „Ресурсu-ДК“78 imale su bolju rezoluciju od jednog metra. Danas Rusi rado prodaju fotografije regiona koji se nalaze van njihovih nacionalnih granica a načinjene su nekadašnjim špijunskim satelitima.


Levo je slika sa „Зонда 7“, a desno sa „Зонда 8“.

78. Prvi satelit ove serije lansiran je 2006. Bio je dugačak 8 m, imao je solarne panele od 36 m2 i bio težak 6.550 kg. Bio je to modifikovani vojni špijunski satelit tipa „Янтар 4КС1“ koji je nasledio letilice „Зенит“. Imao je prečnik objektiva od 500 mm, a sočiva žižinu daljinu od 4.000 mm. Čitav podsistem je bio težak 310 kg. „ДК“ u imenu oznašava inicijale Dmitrija Kozlova, glanvog konstruktora prvog satelita tipa „Янтар-2K“.

Tokom 1968. i 1970. godine sateliti „Зонд 5“79 i „Зонд 8“80 su vratili na Zemlju filmove sa slikama Meseca i Zemlje. Sistem kamera je bio razvijan na Moskovskom fakultetu za geodeziju i kartografiju (rus. Московский государственный универзитет геодезии и картографии, МИИГАиК) pod rukovodstvom profesora Borisa Radionova (rus. Борис Николаевич Родионов). „Зонд 6/8“ su nosili kamere оd 400 mm sa formatom frejmova od 13 × 18 cm na panhromatskom filmu. „Зонд 7“81 је nosio kameru od 300 mm i slikao kadrove formata 5,6 × 5,6 cm na filmu (i crno-belo i u boji). Originalni negativi koje je doneo „Зонд 8“ digitalizovani su u Moskvi na oko 8000 × 6000 piksela, i još uvek spadaju među najbolje fotografije Meseca slikane iz blizine.


Sovjetski bardovi kosmičkog snimanja kamerama. Sa leva na desno: P.F. Braclavec, A.S. Selivanov i J.M. Gektin.

79. Lansiran je 1968. ka Mesecu. Slikao je visokokvalitetne slike Zemlje sa 90.000 km. Na put je nosio 2 kornjače, vinske muve, crviće, semenke i bakterije. Kasnije je kapsula spuštena padobranom u okean. Bile su to pripreme za let ljudi na Mesec.
80. Lansiran је 1970. takođe ka Mesecu. Slikao je Zemlju sa 64.480 km, a Mesec sa 1.110 km. Sonda je posle mesec dana ponovo ušla u orbitu oko Zemlje i pala u Indijski okean.
81. Zanimljivo je da je prilikom ateriranja, ova sonda koristila do tada nekorišćen metod kočenja u atmosferi. On se sastojao od nekoliko ulazaka i izlazaka iz vršnih slojeva atmosfere, prilikom kojih je sonda usporavala sve više. Tu metodu su predlagali Nemci za svoje prototipove bombardera („Silbervogel“) još 1930. NASA je to isprobavala za svoje šatlove na kompjuterskim simulacijama (Scott Horowitz, NASA interview, Jan. 25, 2007). Danas se veruje da bi šatl STS-107 „Columbia“ bio spašen da je upotrebio ovu tehniku, a kaže se da će za to biti sposoban i modul sa ljudskom posadom „Orion“. Prvi svemirski brod koji je koristio ovu tehniku kočenja i ulaska u atmosferu, bio je „Зонд 6“, bespilotna verzija letilica sa ljudskom posadom. „Зонд 6“je doživeo neuspeh, jer je došlo do dekompresije kabine.

Bravo ,i veliko hvala

 

Sovjetski svemirski teleskopi



O autoru:
Dipl inž. Drago (Draško) I. Dragović, napisao je više naučno popularnih knjiga, te više stotina članaka za Astronomski magazin i Astronomiju, a učestvovao je i u nekoliko radio i TV emisija i intervjua. Interesuje ga pre svega astronautika i fizika, ali i sve teme savremenih tehnologija XXI veka, čiji detalji i problematika često nisu poznati široj čitalačkoj publici. Izgradio je svoj stil, lak i neformalan, često duhovit i lucidan. Uvek je spreman na saradnju sa svojim čitaocima i otvoren za sve vidove komunikacije i pomoći.

Kao nekom ko voli da istražuje, odmah mi je nešto upalo u oči: A gde su tu Rusi? Kakav je bio njihov udeo u kosmičkoj astrofizici? Začudo, na netu ima vrlo malo, i to prilično šturih informacija. Evo šta sam uspeo da iskopam. Za sada.



Jedan od prvih ozbiljnih tekstova koji sam preveo za Astronomski magazin bio je onaj o James Webbovom infracrvenom svemirskom teleskopu (JWST). Biće to Nasino čudo tehnike, sa ogledalom površine 25 m2, koje će se od 2014. godine zaposesti orbitu koja će za 1,5 miliona kilometara biti udaljenija od Sunca nego Zemlja. Zadivljen grandioznošću projekta i tehničkim rešenjima, kasnije sam napisao i nastavak tog teksta.
Već godinama svi pratimo neprestano i (pre)skupo apgrejdovanje navigacionih sistema i elektronike za snimanje dubokog kosmosa koji su smešteni u vremešnom Hablovom svemirskom teleskopu (HST). Još od prvih svemirskih teleskopa, Orbiting Solar Observatory (OSO, koje su 1962. lansirali Amerikanci), pa do najnovijih, kao što je recimo „Kepler“, nebeski teleskopi se usavršavaju i tehnološki napreduju. Danas oni prikupljaju podatke na optičkom ali i svim ostalim talasnim dužinama, a spisak zemalja koji se time bavi sve je duži. Da nabrojim samo neke: Holandija („ANS-1“, 1974), Indija („Aryabhata“, 1975), Japan („Hakucho“, 1979; „Tenma“, 1981), ESA („Exosat“, 1983), kao i čitav spisak
opservatorija nastalih u kooperaciji zemalja („ROSAT“, „COBE“, ISO, „SOHO“, itd.). Internet je krcat ovim informacijama.
Ipak, kao nekom ko voli da istražuje, odmah mi je nešto upalo u oči: A gde su tu Rusi? Kakav je bio njihov udeo u kosmičkoj astrofizici? Začudo, na netu ima vrlo malo, i to prilično šturih informacija. Evo šta sam uspeo da iskopam. Za sada.
Za razliku od drugih oblasti kosmičkog istraživanja – satelita, međuplanetnih sondi i sl. – Sovjeti su ovde bili vrlo „tanki“. Veoma dugo nije bilo ni pomena nekoj kosmičkoj opservatoriji1, a onda je јuna 1971. godine, na orbitnoj stanici „Салют 1“ instalirana prva astrofizička opservatorija „Oрион 1“2. Imala je širokougaoni teleskop težak 170 kg, prvi svemirski teleskop sa prizmama, a kosmonaut Viktor Pacajev (rus. и тор а но и а а )3 postao je prvi čovek koji se služio teleskopom van Zemljine atmosfere. Dve godine kasnije, na kosmičkom brodu sa ljudskom posadom „Союз-13“, montirana je sledeća opservatorija, „Oрион 2“,sa teleskopom Cassegrain-Maksutovog tipa težak 205 kg. On je snimio ultraljubičaste spektre hiljada zvezda prividne veličine do 13. magnitude, dok je UV-teleskop na američkom „Skylabu“,
koji u isto vreme bio u orbiti, mogao da snima zvezde samo do 7,5 magnitude. Tom prilikom načinjen je prvi satelitski spektrogram jedne planetne magline (IC 2149), a tom prilikom otkrivene su spektralne linije aluminijuma i titana – elemenata prethodno nedetektovanih u poznatim planetnim maglinama.
Postignut uspeh je bio nesumljiv, rezultati su objavljivani u svim svetskim časopisima, a perspektive su bile ohrabrujuće. Izgledalo je kao da će to uspešno pokrenuti zamajac, ali ... iz nekog razloga, to se nije dogodilo. Uspeh „Oriona-2“ nekome nije odgovarao.

1. Ako se ne računaju projekti kao što su bile raketne opservatorije iz šezdesetih godina za proučavanje solarnog rendgenskog i ultarljubičastog zračenja. Tada su balističke rakete „R-5“ bile lansiraje iz vojne baze u Kapustinom Jaru, i nakon dostignutih 500 km visine, snimale 8-9 minuta kosmos. Kasete sa filmom su spuštane padobranom. Te opservatorije su označene kao „K-2“, „K-3“ i „K-4“.
2. Prečnik primara bio je 280 mm, sa žižinom daljinom od 1.400 mm. Spektralni raspon je bio od 2.000-3.800 Å (0,0002-0,00038 mm). Posmatrane su zvezde Vega i β Centauri. Glavni konstruktor opservatorije bio je Jermenin dr sci Grigor Gurzadjan.
3. Nažalost, prilikom povratka na Zemlju, došlo je do dekompresije kapsule i oba kosmomauta su poginula.


ASTRON

A onda je 23. marta 1983. godine usledilo uspešno lansiranje raketenosača „ ротон“. Kao korisni teret ponešen je automatski satelit posebne namene – radilo se o astrofizičkoj opservatoriji „Астрон“.

Konstruktivno rešenje za nju dao je već mitski Lavočkinov konstruktivni biro na čelu sa inženjerom Vjačeslavom Kovtunenkom (rus. я сла Михайло и Ко тун н о, 1921-95). Pre toga, oni su već 20 godina radili na iznalaženju jedinstvena i genijalna rešenja za automatske međuplanetne stanice, što je korišćeno u bezbrojnim misijama iz serije
„Марс“, „ н ра“ i „ га“. U osmišljavanju i proizvodnji optičke opreme za „Astron“ učestvovali su stručnjaci naučno-istraživačkog instituta Krimske astrofizičke opservatorije (rus. Н Крымс ая Астрофизи с ая Обс р атория, КрАО) a pomagale su im francuske kolege sa Мarseljske opservatorije (fr. Observatoire de Marseille).

U vreme lansiranja, „Astron“ je bio najveći ultraljubičasti svemirski teleskop na svetu, i iako su tada o njemu brujala sva sredstva sovjetskog informisanja, o naučnim rezultatima nije objavljivano ništa. „Astron“ je imao masu od oko 3.500 kg, i bio je postavljen u izduženu eliptičnu orbitu dimenzija 185.071 × 19.015 km, nagnutu u odnosu na ekvator pod uglom od 16,5° (negde kažu 51,5°). Period rotacije opservatorije bio je 5.921,5 minuta (98,7 sati, tj. 4,1 dan). Takva orbita je
omogućavala laboratoriji da na svaka 4 dana 3,5 dana bude daleko od Zemlje, van njene senke i pogubnih radiacionih pojaseva.


Upoređenje orbita misija „Astron“ i „Prognoz 9“. „Prognoz 9“ je lansiran 3 meseca kasnije u ekscentričnu orbitu sa još većim apogejom – skoro 720.000 km, i periodom od 26,7 dana. Satelit je pomoću dva scintilatora proučavao kosmičke i gamazračne udare u rasponu energija 40-8.000 keV. Radio je 8 meseci.

Opremu su činili jedan kompleks rendgenskih teleskopaspektrometara mase oko 300 kg i ultraljubičasti reflektorski teleskop „Спи а“ sa dva ogledala, dužine 5 m i mase oko 400 kg, sa prečnikom glavnog ogledala od 0,8 metara. Ogledala su bila izlivena od sitala4, a da bi sveli negativna temperaturna kolebanja na minimum u konstruisanju cevi teleskopa korišćen je invar5.
U gradnji UV spektrometra učestvovali su i francuski naučnici, što je u to vreme bila proverena i već utabana sovjetsko-francuska praksa.
Spektrometar se nalazio u fokalnoj ravni teleskopa i imao je tri otvora za merenje zračenja tri vrste objekata: najsjajnijih zvezda (središnji otvor veličine 40 mikrona, tj. 0,04 mm), slabih zvezda i vangalaktičkih objekata (otvor 0,4 mm), i maglina i galaktičkog fona (otvor 3 mm). Kratkotalasno zračenje takvog dijapazona (kraćeg od 300 nanometara) nije moglo da se uhvati sa površine Zemlje zbog atmosferske apsorpcije, tako da je izučavanje kosmosa na tim dužinama moguće jedino iz kosmosa.
Tom prilikom bio je rešen i složeni zadatak usmeravanja i stabilizacije teleskopa koji je u automatskom režimu morao da prati određeni deo neba tokom 38-časovnnih seansi sa tačnošću od dela lučne sekunde.
Automatska opservatorija „Astron“ bila je takođe opremljena složenim sistemima i aparaturom za prenos prikupljenih informacija na Zemlju.
Već prva godina funkcionisanja „Astrona“ obogatila je tadašnju nauku važnim rezultatima u izučavanju nestacionarnih pojava kod zvezda (emitovanje i apsorbovanje materije, eksplozije, itd.), anomalija hemijskog sastava nekih zvezda, osobina ultraljubičastog zračenja galaksija, i drugih problema. Proučeni su spektri više stotina zvezda različitih tipova, oko 30 galaksija, desetine maglina i pozadinskih oblasti naše galaksije, a takođe i nekoliko kometa.

4. Staklo-keramički kristalni materijal male spec. težine (lakši je od aluminijuma), visokih mehaničkih osobina, tvrd, naročito otporan na pritisak, stabilan na termičke i hemijske uticaje. Dodatkom raznih aditiva (katalizatora, nukleatora), utiče se na
njegove kristalizacije dok je u staklastoj fazi, tako da se kristali stvaraju i rastu tokom čitavog procesa termičke obrade. Tehnologija proizvodnje samo malo se razlikuje od proizvodnje neorganskog stakla.
5. Legura nikla (Ni, 36%) i gvožđa (Fe, 64%), koja u temp. rasponu od -50° C do -150° C skoro uopšte ne pokazuje termalnu ekspanziju, te je zato dobar za merne instrumente u geodeziji, dužinske etalone, satne mehanizme, barografe, visinomere, itd. Otporan na koroziju i dobar za obradu.


Čitava letilica je bila dugačka 6,00 metara, od čega je glavni instrument, UV teleskop, bio dug 5,00 metara. Drugi instrument je bio rendgenski spektrometar, osetljiv na zračenja od 2 do 25 keV. Taj instrumenat je počeo da radi 3. aprila 1983. godine.

„Astron“ je pomogao da se prate i takve pojave kao što je koma Halejeve komete iz 1985-86 godine, bljesak supernove u Velikom Magelanovom oblaku krajem februara 1987. godine, a 23. decembra 1983. uz pomoć „Astrona“ praćen je sudar zvezda u dalekom sazvežđu Andromede.
Iako je prvobitni plan bio da teleskop radi samo godinu dana, inženjeri su uspeli da ga održavaju u operativnom stanju još pet godina, sve do juna 1989.

GRANAT

Već 1. decembra 1989. Sovjeti su raketom „ ротон“ sa kosmodroma Bajkonur ponovo lansirali jednu svemirsku orbitnu opservatoriju, ali ovog puta veću, jaču i opremljeniju. Radilo se o, kako su to Sovjeti nazvali, međunarodnoj astrofizičkoj opservatoriji „Гранат“. Kao i prvi put, i ovu letilicu su napravili inženjeri i naučnici iz NPO Lavočkina. Upravljanje aparatom i prijem naučnih rezultata išao je preko Centra za daljinsku svemirsku komunikaciju6 u Jevpatoriji, na Krimu, a u tome je učestvovalo više od 10 kompanija i istraživačkih orgavizacija Rusije, Francuske, Bugarske i Danske.


29. novembar 1989. u montažnoj hali kosmodroma Bajkonur. Za 2 dana noseća raketa „Proton“, na čijem vrhu se nalazi međunarodna astrofizička opservatorija „Granat“, poleteće u orbitu. Strašna i vrlo retka slika!

6. Centar je formiran 1960. gradnjom kompleksa „Плутон“, koji se sastoji od tri antene АДУ-1000 (jedna predajna, K1, i dve prijemne K2 i K3). Prvi na svetu su sproveli radarska istraživanja Venere, Marsa i Merkura. Antene imaju 8 duraluminijumskih paračoličnih ogledala prečnika po 16 m, ukupne površine od 900 m2. Ustrojstva za okretanje tanjira lično su odabrali S.P. Koroljev i M.V. Keldiš. Rotirajući deo svake antene težak je 1.500 tona.

Opservatorija je postavljena u visoko ekscentričnu geocentričnu orbitu dimenzija apogej/perigej oko 200.000 × 2.000 km i nagiba 51,5°, sa periodom od 98 sati. Zbog uticaja Sunca i Meseca, ta orbita je vremenom povećavala nagib a smanjivala ekscentricitet, tako da je do septembra 1994, kada je „Granat“ kompletirao primarna osmatranja, orbita postala skoro kružna. (Do 1991. perigej se povećao na 20.000 km; do septembra 1994. apogej/perigej se promenio na 144.550 × 59.025 km sa nagibom od 86,7°.)

Tokom četvorodnevnog puta oko Zemlje, astronomska osmatranja su trajala duže od 3 dana. Nakon više od 9 godina orbitnog istraživanja, rezervoari sa azotom za održavanje visine i kontrolu opservatorije konačno su se ispraznili i letilica je ušla u nekontrolisani let. Seanse transmisije podataka prekinute su 27. novembra 1998. a opservatorija je konačno uletela u gušće slojeve atmosfere 25. maja 1999. godine i izgorela.


Opservatorija „Granat“ bila je poslednja od 26 svemirskih letilica klase „ н ра“ Lavočkinovljevih konstruktorskih laboratorija. Idejno, bila je slična „Astronu“, te je u početku označavana i kao „Astron 2“. Opervatorija je bila teška 4,4
tone i nosila je skoro 2,3 tone naučnih instrumenata. „Granat“ je bio visok 6,50 m, a raspon panela bio je 8,50 m. Energija za rad instrumenata bila je oko 400 W. Imala je 3-osnu „sunčanozvezdanu“ orijentaciju, sa tačnošću navođenja od 5’ i stabilizacijom ±30’.