Наше космовидение

В 57 годовщину полета Гагарина предлагаем архивный материал о разработчиках аппаратуры, благодаря которой мы видим то, что происходит в космосе.
«Сейчас, когда у каждого из нас практически не осталось отечественной электроники, уже трудно вспомнить, что на самых серьезных, стратегических проектах до сих пор работает и прекрасно выполняет поставленные задачи исключительно российская техника. И аппаратура, с помощью которой мы видим все, что происходит в космосе, или, скажем, под водой, тоже наша. Поэтому в День космонавтики хочется пожелать, чтобы прорывные разработки проще и быстрее находили применение и в гражданских отраслях. Это поможет возрождению и науки, и промышленности», - отметил депутат Государственной Думы Сергей Вострецов.
Уникальную телевизионную аппаратуру придумали и изготовили в городе на Неве во Всесоюзном научно-исследовательском институте телевидения (ВНИИТ-380; сегодня это ФГУП «НИИТ»).
О том, что в космос полетит человек, многие в научно-исследовательском институте телевидения догадались ещё за год с лишним до старта первого искусственного спутника Земли, получив 22 августа 1956 года техническое задание от Сергея Королева на разработку специального оборудования: «телевизионная камера должна обозревать объём 0,5х0,5х0,3м (или 0,7х0,7х0,4м) с расстояния 0,4…0,5м», то есть кабину космического корабля. И ещё одна телекамера должна «обозревать из космоса поверхность Земли с высоты 200…500 километров». Таким образом, отцом космического телевидения по праву считается Королёв, который сразу заложил в техзадании два направления развития космонавтики: пилотируемую и беспилотную.
На разработку космического телевидения в институте было ориентировано секретное подразделение, занимавшееся оборудованием для авиационной разведки, включающее группы бортовой и приёмной аппаратуры. На космос начали работать также лаборатории питания, оптики, развёртки, опытное производство. Главным конструктором стал Игорь Валик, а его заместителем и, как оказалось, преемником и душой не только проекта, но и всего космического телевидения – Петр Брацлавец. Недаром именно его портрет изображён на медали Федерации космонавтики России, которой награждают участников космических телепроектов.
4 октября 1957 года стартовал первый в мире искусственный спутник Земли: нестабилизированный, он кувыркался в космосе, как мячик – естественно, без всякой телекартинки (Королёв не заказывал телеаппаратуру под первый запуск).
– Но мы были пионерами! Это был колоссальный прорыв, подтолкнувший развитие, в том числе и космического телевидения. В указанные сроки институт представил способ передачи изображения с орбиты в узкой полосе частот – технологии использования наземных, морских и космических ретрансляторов хотя и были уже придуманы, но до их реализации было ещё далеко, – рассказал при встрече заместитель директора НИИТ по научной работе, доктор технических наук, профессор Александр Цыцулин. – Дело в том, что сначала, до первого спутника, казалось: предложим высокочувствительную замедленную аппаратуру с десятисекундным кадром – это метод малокадрового телевидения родоначальника советского телевидения Семёна Катаева – и всё будет хорошо. Но у Королёва-то в уме две задачи были! Одна – на человека смотреть, другая – на планету. И оказалось, что десятисекундный кадр – ни то, ни сё. А тут новый заказ Королёва: сделать систему для передачи изображения обратной стороны Луны. Здесь главная проблема в том, что когда снимаем обратную сторону Луны с космической станции, сама станция с Земли не видна: Луной загорожена. Поэтому требовалось достаточно длительный период времени хранить это изображение, чтобы потом, когда станция Луна-3 вылетит на прямую видимость с Земли, можно было передать изображение. Отмечу, что Королёв сразу отводил телевидению значительную роль в освоении космоса, в отличие от оппонентов, рассматривавших телевидение лишь как временное средство доставки на Землю космических фотографий. Итак, 1958 год. У проектировщиков никогда не бывавшего в космосе телевидения не было ничего серьёзного из носителей «памяти». Да что там – транзистор только-только появился! Поэтому было принято единственно правильное решение – использовать в качестве памяти… фотоплёнку. Она же обеспечивает фоточувствительность, она же «память», считываемая простым телевизионным способом – он назывался «бегущий луч». После того, как плёнка проявлена (аппарат в это время уже вылетает из «лунной тени»), начинается просвечивание этой плёнки: с одной стороны объектив и приёмник – обычный фотоумножитель, а с другой стороны телевизионная трубочка – маленький кинескопчик, по которой лучик медленно бежит и осуществляет развёртку, давая настоящий малокадровый телевизионный сигнал с «прогрессивной» развёрткой. Таким образом, в 1959 году автоматическая межпланетная станция Луна-3 впервые в мире передала телевизионное изображение из космоса – уже рекорд! – и изображение обратной стороны Луны – ещё рекорд!
Своего рода «репетицией» трансляции полёта первого космонавта стала передача из космоса «картинки» четвероногих космонавтов – Белки и Стрелки.
– А в кабине гагаринского «Востока» установили две камеры: одну с прямой оптической головкой, другую – с угловой. Вес каждой – всего три килограмма, потребляемая мощность минимальная – 15 ватт. Но главное было передать то, что снимают камеры в кабине корабля во время полёта на Землю, – подчеркнул Александр Цыцулин. – Широкую полосу, необходимую телевидению при 600 строках, что уже применялась в советском вещании, было не обеспечить, и тогда пошли на компромисс. Взяли 100 строк и 10 герц кадровой частоты. В результате получилась узкая полоса 50 килогерц, которую можно было посадить на несущую, достаточно длинную волну – это короткие, но не ультракороткие волны, что распространяются только по прямой. И тогда можно получить телеизображение космического полёта.
Вместе со специалистами всех отраслей, обеспечивавшими полёт, на Байконуре дневала и ночевала группа ВНИИТ. Как и все системы космического корабля, телеоборудование проходило самые суровые испытания. Оно должно было работать при колоссальной вибрации, при любых ударах, давлении, температурах.
«И за всем этим строго следил сам генеральный конструктор – Сергей Павлович Королев, – напишет в своих воспоминаниях (её рассказ хранится в институтском музее телевидения) инженер Мария Мамырина. – Королёва и боготворили, и боялись. А со мной вышло так. Во время испытаний обнаружилась неполадка в системе телевидения. Я выключила аппаратуру, сняла туфли и пошла в корабль разбираться. Тут со свитой появился Сергей Павлович. Ему доложили, что «телевизор не работает». «Почему нет изображения?» – грозно спросил Королёв. Надо было что-то отвечать, и я сказала: «В настоящий момент изображения нет, потому что аппаратура выключена». Королёв не ожидал такой категоричности ответа. Как потом передал его сопровождающий, он сказал: «Ишь, как разговаривает! Знает, что я её не могу послать!». На другой день в шесть утра возвращаюсь в гостиницу, счастливая, что всё в порядке. Вдруг навстречу – Королёв. Поздоровался за руку и спросил: «Ну что, есть изображение?» «В настоящий момент опять нет, – доложила я, – но как только аппаратуру включат, то изображение обязательно будет». Он рассмеялся и сказал, что надеется на нас».
И техника не подвела. Нам, живущим в веке двадцать первом, трудно даже представить и то нечеловеческое предстартовое напряжение, и непередаваемую радость победы, что получилось, что мы – первые! И вот оно, подтверждение – телевизионная «картинка» полёта. Пусть не в лучшем качестве, но Гагарин узнаваемый, движется, заметно его колоссальное спокойствие и самообладание. (Андриана Николаева и Павла Поповича показывали уже с чёткостью в 400 строк, то есть в четыре раза лучше).
Кроме политического значения – засвидетельствовать первый полёт – у космического телевидения была задача и сугубо практическая, медицинская. Ведь человек преодолел земное притяжение впервые, и важно было знать, как он себя чувствует. Известно, что пульс Гагарина во время старта зашкаливал за 150 ударов в минуту. А вдруг он сознание потеряет от перегрузок и не сможет голосом передать, что с ним происходит? Контроль за состоянием космонавта был обеспечен даже при «узкой полосе частот».
А одна из двух камер, что снимала первого космонавта на орбите – её Петр Брацлавец каким-то образом ухитрился извлечь из спускаемого аппарата «Восток» и привезти в Ленинград – сейчас экспонат музея телевидения НИИТ. Говорят, если дотронуться до неё и загадать желание, оно непременно сбудется…
Сейчас НИИТ продолжает создавать аппаратуру для телецентров, разрабатывает стандарты телевидения высокой чёткости. Но это лишь 20%, «верхушка айсберга». Остальные 80% – конструирование и изготовление специального оборудования, работающего во всех средах: на суше, на воде, под водой, в воздухе. И, конечно, в безвоздушном пространстве, на многих космических объектах – в том числе, на борту Международной космической станции. Благодаря «электронному зрению», Центр управления полётом видит, что происходит на корабле и вне его. А без этого, к примеру, невозможна стыковка космических аппаратов – операция филигранной точности.
– В рабочем портфеле института немало интереснейших разработок, гражданских и закрытых. Проблема только с финансированием, – посетовал Александр Цыцулин, – хотя, конечно, самые чёрные дни для НИИТ уже позади. На одном из заседаний Международного экономического форума в Петербурге я услышал страшную цифру. К сожалению, в начале 90-х финансирование космических программ в России, по сравнению с Советским Союзом, упало более чем в 40 раз. Лишь с приходом Владимира Путина ситуация стала понемногу выправляться.
– А к полёту на Марс готовитесь?
– Сегодня проектировать аппаратуру для полёта на Марс не совсем правильно. Можно создавать прототипы, которые через 3-5 лет, когда это потребуется, будут иметь другой облик, изготовлены на других микросхемах, по другим нормам точности. Выше точность – не только больше «мозгов» в компьютер поместится: можно эти «мозги» вставить даже в фотоприёмные матрицы, а то и непосредственно в пиксель – ювелирная работа! И тогда фотоприёмник приобретает новые качества в части, например, резкого увеличения контрастной чувствительности. Или, скажем, только что в нашей стране создана первая отечественная видеосистема на кристалле, на котором размещены и фотоприёмный массив, и устройства управления матрицей, и вычислитель измерения координат – практически всё, что надо. Не считая, естественно, объектива и кварца – они делаются по другой технологии. Это огромное количество возможностей. А к тому времени, когда начнут сборку пилотируемого корабля на Марс, наука и техника совершат ещё не один шаг вперёд. Важно быть к этому готовыми. Да, мы сейчас в микроэлектронных технологиях отстаём от США и Японии. Но признание этого – первый шаг к уменьшению разрыва. Я уверен, что отечественная космическая видеоинформатика имеет не только славное прошлое, но и внятные перспективы развития.

12.04.2018

Фото события: