Jak oni to zrobili, czyli kamery w starych sondach kosmicznych i sposoby wysyłania zdjęć na Ziemię
Pomysł na ten wpis pochodzi od Czytelnika, który po ostatnim artykule na temat fotografii z Voyagera wysłał do mnie maila z pytaniem, czy mógłbym napisać coś więcej na temat sprzętu fotograficznego znajdującego się na pokładzie tej sondy z 1977 roku.
Pierwsze fotografie z kosmosu otrzymaliśmy przesłane na Ziemię już pod koniec lat 50. dwudziestego wieku, ale nawet taki "nowinka" jak Voyager z 1977 roku posiadał sprzęt nieporównanie bardziej prymitywny, niż ten który każdy z nas dziś nosi ze sobą chociażby w telefonie komórkowym. Jakie to były aparaty? Cyfrowe czy analogowe? Jeśli cyfrowe, to jakiej rozdzielczości? Jeśli analogowe, to jak rozwiązano problem przesyłania fotografii na Ziemię?
Napisałem wcześniej, że pierwsze fotografie z Kosmosu zostały przesłane na Ziemię w latach 50-tych, jednak nie były to pierwsze zdjęcia z przestrzeni kosmicznej, jakie udało się wykonać.
Pierwszą fotografią z kosmosu była fotografia Ziemi wykonana w 1946 roku. Zrobiono ją, montując kamerę na zdobytej na Niemcach rakiecie V-2 i kierując ją pionowo w górę. Aparat wykonał zdjęcia na wysokości 105 kilometrów - są to górne warstwy atmosfery, ale umownie się przyjmuje że od setnego kilometra nad poziomem morza zaczyna się kosmos. Widać na nich wyraźnie zarówno krzywiznę Ziemi jak i czerń przestrzeni kosmicznej w tle. Kamera rozbiła się przy upadku, jednak przetrwał film umieszczony w metalowej kasecie. Jak widać, te zdjęcia nie były na Ziemię wysłane, ale... zrzucone.
Jednym z pierwszych urządzeń, które przesłały fotografie (były to pierwsze zdjęcia niewidocznej z Ziemi strony Księżyca) była rosyjska Łuna 3. Było to w 1959 roku. To niezwykłe że dotąd nie wiedzieliśmy jak wygląda druga strona najbliższego nam ciała niebieskiego.
Budowa kamer w Łunie 3 jest dobrze udokumentowana. We wnętrzu sondy znajdował się aparat dwóch obiektywach: 200 i 500mm, automatyczne urządzenie do wywoływania filmów, oraz skaner. Aparat posiadał specjalny, odporny na promieniowanie i temperaturę film z 40 klatkami. Wykonywanie fotografii było zautomatyzowane: gdy sonda była skierowana w stronę Księżyca, odsłaniana była pokrywa aparatu i wykonywano zdjęcie. Film następnie został przesunięty do znajdującego się na pokładzie urządzenia wywołującego i suszącego wywołane fotografie.
Następnie na polecenie z Ziemi, wywołany film był przesuwany na skaner, a obraz był zamieniony na analogowy sygnał radiowy i wysłany na Ziemię. Rozdzielczość wynosiła 1000 linii skanowania.
Urządzenie wykonało 29 fotografii, z których 12 lub 17 zostało z sukcesem wysłane na Ziemię (źródła podają różne liczby). Sześć z nich było opublikowanych - pierwsze fotografie drugiej strony Księżyca.
Jeśli chodzi o Voyagera 1, to wyposażony on był już w kamery cyfrowe. W tej chwili są one już wyłączone, a ostatnie, pożegnalne fotografie, wspominałem w poprzednim wpisie. Ich rozdzielczość to osiemset pikseli na osiemset (800x800). Fotografie składowane były na specjalnej płycie fotoelektrycznej, która przechowuje je przez około 100 sekund. Jeśli nie mogą być natychmiast wysłane na Ziemię, składowane są na taśmie, do późniejszego wysłania.
Voyager 1 zrobił mnóstwo zdjęć, i w ciekawszych momentach (np. w trakcie zbliżania się do planety), danych przybywało o wiele więcej niż można było wysłać. Transfer danych wynosił 7,2 kilobitów na sekundę.
Fotografie wysyłane przez Voyager 1 były czarno-białe. Piękne fotografie, jakie opublikowano (np. zbliżenie czerwonej plamy na Jowiszu), to zdjęcia, które uprzednio były poddane obróbce, pokolorowaniu, uzupełnieniu brakujących pikseli, jak również sklejeniu z kilku fragmentów.
Oryginalne, nieobrobione fotografie można zobaczyć w ogromnym archiwum kosmicznych zdjęć NASA. Oto przykładowe zdjęcie przed obróbką.
Odległości w kosmosie są tak duże, że praktycznie zawsze dostawać będziemy dane pobrane za pomocą przestarzałego dla nas sprzętu. Zasługą naukowców jest wyciągnięcie z tych danych jak najwięcej użytecznych informacji.
Może więc następnym razem, gdy poczujemy, że nasz smartfon nie jest najnowszym modelem, przypomnimy sobie Voyagera, Łunę, czy inny pojazd kosmiczny, robiący zdjęcia i przekazujący dane, mając do dyspozycji o wiele słabszy procesor i o wiele mniej pamięci.
