ОСОБЕННОСТИ  ПОСТРОЕНИЯ  И  ОСНОВНЫЕ  ПАРАМЕТРЫ
ТЕЛЕВИЗИОННЫХ  СИСТЕМ  «ЛУНОХОДА-1»
А. С. Селиванов, В. М. Говоров, В. В. Засецкий, В. А. Тимохин
 
 
1. Телевизионные устройства
 
Создание подвижной научной лаборатории  «Лунохода-1», который является новым типом космического автомата, потребовало определенного совершенствования всех радиотехнических систем, используемых в космических исследованиях, в том числе и телевизионных устройств, выполняющих на луноходе ряд важных функций.
Телевизионные устройства «Лунохода-1» образуют единый комплекс, предназначенный для решения следующих основных задач:
-    управления движением лунохода;
-    исследования геолого-морфологических и топографических особенностей лунной поверхности;
-    наблюдения Земли и Солнца для целей навигации.
 
В соответствии с этими задачами и специфическими условиями работы приборов на борту самоходного аппарата выбирались принцип действия и основные параметры телевизионных систем лунохода. При проектировании лунохода было установлено, что оптимальным образом решить все перечисленные выше задачи с помощью телевизионной системы одного типа, даже имеющей в своем составе несколько передающих камер, не удается.
 
Действительно, для исследования структуры лунной поверхности и наблюдений Солнца и Земли для навигации, которые должны выполняться на луноходе, необходима весьма высококачественная телевизионная система, дающая изображение с малыми геометрическими и яркостными искажениями, имеющая высокое угловое разрешение при большом угле обзора, т. е. большую четкость. Для такой системы допустима низкая скорость передачи изображения, ее работа может происходить во время стоянок лунохода, когда объекты передачи неподвижны.
 
Кроме того, условия передачи телевизионного сигнала по радиоканалу на стоянке улучшаются, так как облегчается работа остронаправленной антенны и стабильно обеспечивается высокое отношение сигнал/ шум, необходимое для получения высококачественного изображения. При определенном снижении скорости передачи возможна телевизионная связь и через ненаправленную антенну лунохода, что решает основные задачи даже в аварийной ситуации.
В то же время телевизионная система для управления движением работает в процессе перемещения лунохода и дает оперативную информацию о характере рельефа местности впереди него. Поэтому скорость передачи изображения системой должна быть относительно большой и согласованной со скоростью движения лунохода. Необходимые параметры радиолинии связи, по которой передается такое изображение, получаются более высокими и достигаются за счет усложнения аппаратуры. Так, например, установка на луноходе остронаправленной антенны, которая должна сохранять ориентацию на Землю во время его движения, обусловлена в первую очередь потребностями в «быстрой» телевизионной передаче.
Однако к телевизионной системе для управления, по сравнению с системой для научных наблюдений, предъявляются меньшие требования по четкости и угловой разрешающей способности, так как ее основное назначение  обеспечивать надежное опознавание лишь тех, сравнительно крупных препятствий  камней, кратеров, трещин, которые представляют опасность для движения лунохода.
 
Таким образом, рациональным было построение телевизионного комплекса лунохода из двух систем передачи изображения, существенно различных по своим функциям и рабочим параметрам. Это, в свою очередь, повлекло за собой различие по принципу действия, положенному в основу этих систем.
 
В результате сравнительного анализа и экспериментальной проверки в условиях, близких к натурным, наилучшей для исследования структуры и топографической съемки лунной поверхности, а также для наблюдения светил была признана телевизионная система, имеющая передающие камеры с оптико-механической панорамной разверткой, а для управления движением лунохода  электронная система малокадрового телевидения.
 
2. Панорамная телевизионная система
 
Впервые задача визуального исследования рельефа лунной поверхности с посадочного космического аппарата решалась с помощью телевизионной системы автоматической станции «Луна-9»  космического аппарата, который совершил первую мягкую посадку на Луну в феврале 1966 г. Эта станция и последовавшая за ней «Луна-13» передали панорамы лунной поверхности, с помощью которых были получены новые научные сведения [1, 2]. Панорамные камеры хорошо зарекомендовали себя при работе в лунных условиях, обеспечив передачу высококачественных изображений. Вполне оправдал себя и подтвердил практическую и научную ценность сам метод панорамной телевизионной съемки, позволяющий с минимальными затратами энергии и времени на управление производить полный обзор местности, окружающей станцию. При этом видеоинформация передается в виде одного изображения, нерасчлененного на отдельные кадры, и тем самым исключаются потери на геометрическую и яркостную нестыковку кадров и облегчается топографическая обработка снимков.
 
Панорамная развертка окружающего пространства производится в этих камерах с помощью сканирующего зеркала, совершающего колебательное и вращательное движения от электродвигателя и кулачкового механизма. Светоприемником  элементом, преобразующим свет в электрический сигнал, служит малогабаритный фотоэлектронный умножитель (ФЭУ). Световой поток от объекта передачи отклоняется зеркалом и, прежде чем попасть на ФЭУ, собирается объективом и проходит через установленную в его фокусе диафрагму. Диафрагма вырезает часть потока, соответствующую одному элементу изображения. Таким образом, размеры диафрагмы определяют угловую разрешающую способность и четкость изображения.
 
Подробно принцип действия и работа отдельных узлов панорамных камер автоматических станций «Луна-9» и «Луна-13» были рассмотрены в [131. Поэтому здесь мы ограничимся описанием лишь некоторых элементов конструкции и тех особенностей, которые отличают панорамные камеры, установленные на «Луноходе-1».
 
Внутренняя компоновка основных узлов камеры показана на рис. 29, где дан ее осевой разрез. Камера выполнена в виде цилиндра размером 80 х 205 мм, состоящего из корпуса 1,
имеющего крепежный фланец 2
и электрический герморазъем 3,
и колпака 4 с окнами,
затянутыми тонкой прозрачной пластмассовой пленкой
5.
На колпаке установлены стравливающий клапан 6 для выравнивания давления внутри и снаружи камеры
и теплоизоляционная накладка
7.
По оси камеры, которая является осью панорамирования, расположена опорная труба 8,
в которой закреплены объектив 9 с диафрагмой
и фотоэлектронный умножитель
10.
Конструкция камеры разбита на две секции.
Верхняя секция несет на себе оптико-механические элементы развертывающего устройства.
Некоторые из них хорошо видны на чертеже: электродвигатель
11,
сканирующее зеркало 12,
кулачковый механизм 13.
В верхней секции установлен также
электронный блок управления двигателем
14.
Вся эта секция в процессе панорамной развертки вращается на подшипниках вокруг опорной трубы.
Электрическая связь с ней поддерживается с помощью коллектора
15.
Нижняя, неподвижная, секция содержит блок высоковольтного питания фотоэлектронного умножителя 16
и усилитель телевизионного сигнала 17.
 
Рис. 29. Осевой разрез
панорамной камеры
 
Усовершенствования панорамных камер, установленных на «Луноходе-1», относятся главным образом к развертывающему устройству. Была введена дополнительная, повышенная скорость передачи изображения - четыре строки в секунду, которая является основным режимом работы. Ранее использованная скорость - одна строка в секунду - сохранилась как резервная. Улучшение пороговых свойств светоприемника позволило повысить чувствительность камеры и установить объектив с меньшим относительным отверстием DIF = = 1:6 и диафрагму меньшего диаметра.
 
В результате при сохранении прежней угловой разрешающей способности, равной 0°,06, и прежних параметров разложения (500 элементов X 6000 строк в полной панораме) качество получаемого изображения заметно повысилось.
 
Была доработана также схема автоматической регулировки чувствительности и введен, включаемый по команде, режим с пониженной чувствительностью камеры, необходимый для неискаженной передачи очень яркого объекта  Солнца. Угол зрения камер в строчном направлении составляет 30° и расположен симметрично относительно плоскости, перпендикулярной оси панорамирования.
 
На луноходе установлены четыре панорамные камеры, утопленные в приливах корпуса гермоотсека, как это показано на рис. 30. Функционально камеры разбиты на пары, каждая пара решает определенную группу задач. Камеры № 1 и 3 имеют горизонтальные оси панорамирования, в их поле зрения попадают небо, участки поверхности Луны впереди и сзади лунохода, а также его передние и задние колеса (рис. 31). С этими камерами жестко связан специальный оптический прибор - датчик лунной вертикали. Датчик выполнен в виде стеклянной «чаши», на внутренней поверхности которой нанесена радиальная калибровочная шкала и свободно перемещается металлический шарик. Положение шарика относительно сетки определяется направлением силы тяжести (принцип уровня). Изображение сетки и шарика проецируется в камеры и передается как часть панорамы.
 
Основное назначение камер № 1 и 3  передача изображения Солнца или Земли, а также показаний датчика лунной вертикали, что необходимо для навигационных определений.
 
Весьма важно и другое назначение данных камер  передача изображения поверхности непосредственно вблизи колес лунохода, поскольку эти места не захватываются другими камерами. С помощью камер № 1 и 3 определялась возможность безопасного съезда лунохода с посадочной платформы.
 
Рис. 30. Расположение телевизионных камер
на корпусе лунохода. Вид сверху; штриховой линией
показан обвод верхней крышки корпуса
 
Первая панорама, переданная с «Лунохода-1» камерой № 3, приведена на рис. 33. На ней видны участки горизонта (передний и задний), трапы, колеса, амортизаторы и другие элементы посадочной платформы и лунохода. Хорошо видны изображения флага СССР и барельефа В. И. Ленина, укрепленных на корпусе платформы. В центральной части панорамы находится изображение датчика лунной вертикали.
 
После съезда лунохода по снимкам колес можно было судить о характере их взаимодействия с лунной поверхностью: налипании грунта, глубине погружения и пр. Оценку такой возможности позволяет дать фрагмент панорамы, переданной камерой № 3 в одном из первых сеансов связи (рис. 34). Здесь также видно изображение Солнца.
 
Камеры № 1 и 3 можно использовать и для вождения, правда ценой значительной потери оперативности.
 
Две другие камеры (№ 2 и 4) передают панорамы, близкие к горизонтальным; их оси панорамирования отклонены от вертикали на 15°. Такие панорамы служат основным источником информации для исследования структуры лунного рельефа и проведения топографической съемки. Каждая камера захватывает угол, несколько более 180°, остальная часть азимутального угла экранируется корпусом лунохода. Стерео- фотограмметрическая съемка местности также обычно производилась с помощью камер № 2 и 4 путем передачи панорам из двух положений лунохода. 
 
.Панорамные камеры и связанные с ними электронные устройства: модуляторы, хронизатор и блок управления  составляют самостоятельную систему телевизионного обеспечения лунохода, блок-схема которой приведена на рис. 35.
 
Рис. 31. Расположение панорамных камер (вид сбоку)
 
Рис. 35. Блок-схема панорамной телевизионной системы
 
Для передачи изображения одновременно с двух камер используются модуляторы на двух поднесущих частотах: 190 и 130 кгц. Сигнал с модуляторов поступает на один передатчик и излучается в эфир. Одновременно могут работать камеры № 1 и 3, № 2 и 4, № 1 и 2, № 3 и 4. Такой способ существенно сокращает время передачи изображения на Землю.
 
Управление телевизионной системой производится с помощью команд, подаваемых с наземного пункта.
 
Для передачи информации о химическом составе лунного грунта, поступающей от рентгеновского спектрометра РИФМА, также используется модулятор телевизионной системы, который подключается к этой аппаратуре вместо камер № 1 и 4.
 
Система приема панорамных изображений состоит из аппаратуры фильтрации, демодуляции, регистрации и синхронизации. В системе применена схема независимой (автономной) синхронизации бортовых и наземных устройств с помощью высокостабильных генераторов. Регистрация изображения осуществляется на фотопленку, электрохимическую бумагу и магнитную пленку.
 
На специальной системе отображения представляется текущая информация о состоянии и режимах работы камер и связанных с ними бортовых и наземных устройств.
 
Рис. 34. Фрагмент панорамы, переданной камерой №3
 
 
 
Про камеру
можно также
прочитать тут:
Рис. 33. Первая панорама, переданная камерой
№ 3 до съезда "Лунохода-I" с посадочной платформы
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Камеры №3 и№4
на "Луноходе-3"
в музее НПО
им. Лавочкина
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Фото: 
aviator_ru
 
 
3. Малокадровая телевизионная Система
 
Как было отмечено, данная система построена на принципах электронного малокадрового телевидения. Основное отличие малокадровых телевизионных систем от вещательных состоит в значительно меньшей скорости передачи изображения (частоте смены кадров), что допустимо в некоторых прикладных применениях телевизионной техники. В данном случае использование малокадрового телевидения обусловлено несколькими причинами. Первая, основная причина вызвана общими для связи на больших расстояниях ограничениями которые приводят к уменьшению объема и скорости передачи информации с космических аппаратов. В настоящее время передача телевизионного изображения, близкого по своим параметрам к вещательному стандарту (625 строк при 25 кадрах в секунду), свободно осуществляется со спутников Земли, но организация такой передачи с поверхности Луны пока встречает большие технические трудности. Например, телевизионные передачи, которые велись с Луны космонавтами кораблей «Аполлон» через устанавливаемую на ее поверхности неподвижную антенну диаметром около 2 м, имели пониженные четкость и частоту кадров (около 250 строк при 10 кадрах в секунду) [4].
 
Есть еще одна особенность, характерная именно для лунохода как подвижного объекта. В процессе движения лунохода по местности со сложным рельефом положение его остронаправленной антенны (а именно такая антенна нужна для передачи телевидения, даже малокадрового) может быстро изменяться, что требует специальных мер по механической развязке антенны с корпусом лунохода и точной автоматической стабилизации ее в направлении на Землю, i Отмеченные трудности в принципе преодолимы, но, очевидно, ценой больших технических «затрат», связанных с увеличением веса и усложнением аппаратуры. Наземные испытания на лунодроме  имитаторе лунной поверхности  показали, что вождение лунохода с заданной скоростью (несколько сотен метров в час по местности средней пересеченности) обеспечивается при довольно медленной передаче изображения  от единиц до десятков секунд на один кадр. При этом надо отметить, что повышение скорости передачи изображения не приводит к существенному увеличению подвижности лунохода, так как при прочих равных условиях ее ограничивает прежде всего большая задержка сигнала в контуре управления движением. Помимо времени, необходимого для передачи телевизионного кадра, эта задержка складывается из времени распространения сигнала от Луны и обратно, времени, необходимого для анализа поступающей информации, принятия решения, подачи управляющих команд и реакции исполнительных органов. В наиболее благоприятных условиях суммарное время задержки составляет примерно 6
сек, практически оно больше.
 
Эти исходные данные и послужили основой для проектирования малокадровой системы телевидения для управления луноходом. Важным требованием, предъявленным к такой системе, было обеспечение ее работы в нескольких режимах по скорости передачи: 3,2; 5,7; 10,9 и 21,1
сек на один кадр, которые можно было устанавливать по командам с Земли, тем самым приспосабливаясь к конкретным условиям связи скорости передвижения и рельефу местности. Таким образом, система должна была обладать адаптивными свойствами, характерными, но в меньшей степени, также и для других космических телевизионных систем. Однако независимо от режима работы системы водитель лунохода должен иметь одинаковые, по возможности оптимальные, условия наблюдения изображения. Поэтому параметры системы выбраны так, чтобы геометрически (т. е. по структуре телевизионного растра) они совмещались со стандартом разложения вещательного телевидения. Это в конечном счете дает возможность, используя специальные преобразовательные устройства на приемном пункте, с минимальными потерями качества наблюдать изображение на обычном телевизионном видеоконтрольном устройстве (или телевизоре) в виде отдельных, меняющихся подобно диапозитивам, неподвижных кадров.
 
На рис. 36 показан внешний вид телевизионной системы управления луноходом, которая состоит из двух передающих камер и связанного с ними моноблока, содержащего ряд узлов электроники и автоматики. Камеры располагаются внутри герметичного корпуса лунохода, в специальных приливах, закрытых иллюминаторами. Одна камера (№ 5) установлена в центральной части корпуса, другая (№ 6)  с правой стороны (см. рис. 30). Обычно работает один полукомплект (одна камера и часть моноблока), другой полукомплект находится в резерве, однако предусмотрено одновременное включение двух камер, что позволяет оперативно получать стереопары телевизионных снимков с базой 400
мм. Вес всей телевизионной системы 12 кг, потребляемая мощность 25 вт (для одного полукомплекта).
 
Рис. 36. Внешний вид малокадровой телевизионной системы
 
Укрупненная электрическая блок-схема (рис. 37) дает представление о внутренней структуре одного полукомплекта системы. Телевизионная камера выполнена на передающей трубке типа видикон.
 
Основное отличие видикона, используемого в данной малокадровой системе, от аналогичных передающих трубок, нашедших широкое применение в вещательном телевидении, состоит в способности сравнительно длительного и регулируемого запоминания (от 3 до 20
сек) сигналов изображения. При этом передающая камера работает, подобно фотоаппарату, в режиме короткого экспонирования слоя с помощью затвора. Электромеханический затвор, установленныи перед видиконом, имеет основную выдержку 1/25 сек: при такой выдержке не происходит заметного смаза изображения во время движения лунохода. Телевизионный сигнал после усиления в камере поступает на преобразователь и затем на модулятор передатчика. Время срабатывания затвора, длительность кадра, а также ширина спектра телевизионного сигнала, формируемого преобразователем, задаются синхрогенератором, управляемым по командам с Земли.
 
Командное управление используется также для переключения револьверной головки с набором нейтральных светофильтров, установленной перед видиконом, регулировки амплитуды видеосигнала и установки дополнительных выдержек: более короткой  1/50
сек и более длинных  до 20 сек; последние дают резкое повышение чувствительности системы и могут быть использованы на стоянках для проведения ряда научных экспериментов.
 
Камера снабжена одним широкоугольным объективом с
F 6,7 мм и DIF = = 1:4. Угол зрения камеры в горизонтальной плоскости составляет около 50° (см. рис. 30), а в вертикальной 38°, причем ось визирования камер наклонена вниз на 15° (рис. 38).
 
Рис. 37. Блок-схема одного полукомплекта
малокадровой телевизионной системы
 
Рис. 38. Расположение камер малокадровой
телевизионной системы (вид сбоку)
 
Телевизионное изображение передается на Землю на несущей частоте 750 кгц. В модуляторе к этому сигналу замешивается опорная частота бортового генератора, необходимая для синхронизации наземных устройств. Приемный наземный комплекс малокадрового телевидения состоит из аппаратуры демодуляции, синхронизации, преобразования и регистрации изображения. С помощью командных устройств происходит управление режимами работы телевизионной бортовой аппаратуры.
 
Узкополосный телевизионный сигнал, передаваемый малокадровой системой, после преобразования в стандартные параметры подается на видеоконтрольные устройства пульта управления для водителей, штурманов и других членов экипажа, непосредственно управляющих движением лунохода с Земли. Одновременно изображение транслируется группе научно-технического руководства, а также в Координационно- вычислительный центр.
 
Система обеспечивает сквозную четкость изображения около 400 линий для объектов с высоким контрастом и 300 линий  для малоконтрастных. На краях поля четкость падает примерно на 50 линий. О практической разрешающей способности и качестве работы системы можно судить по полученной с расстояния около 10 м фотографии (рис.39), где видна посадочная платформа.
 
Рис. 39. Изображение посадочной ступени, переданное малокадровой телевизионной системой
 
Угловая разрешающая способность малокадровой системы в несколько раз меньше, чем у панорамных камер. Поэтому многочисленные несущественные для вождения мелкие детали рельефа, видимые на панорамах, практически незаметны на экранах видеоконтрольных устройств. Типичная последовательность снимков, передаваемых малокадровой системой, по которым можно проследить движение лунохода, приведена на рис. 40. В верхнем углу каждого снимка фиксируются его номер и время получения.
 
Рис. 40. Последовательность нескольких изображений, полученных малокадровой телекамерой
в процессе вождения лунохода
 
Изображения, даваемые малокадровой системой, используются не только для вождения. По ним, с учетом показаний других приборов, строятся топографические схемы движения и изучаются особенности рельефа вдоль трассы лунохода. Тем самым связывается между собой информация, полученная на основе панорамных съемок, сделанных на стоянках.
 
За первые три месяца работы «Лунохода-1» его телевизионные системы передали около 100 панорам и их фрагментов и более трех тысяч отдельных снимков. Накопленный опыт показывает, что принципы, положенные в основу телевизионного комплекса лунохода, оправдали себя на практике. 
 
Л И Т Е Р А Т У Р А
 
1. Первые панорамы лунной поверхности, т. I. M., «Наука», 1966.
2. Первые панорамы лунной поверхности, т. II. М., «Наука», 1969.
3.
А. С. Селиванов, В. М. Говоров, А. С. Титов, В. П. Чемоданов. Техника кино и телевидения, 1968, № 1.
4.
L. L. Niemyer, E. L. Svensson. ISMPTE, 1970, 79, N 10, 926-930.
 
Источник: "ПЕРЕДВИЖНАЯ ЛАБОРАТОРИЯ НА ЛУНЕ — ЛУНОХОД-1", издательство «Наука», 1971. 
 
 
М. БОРИСОВ.     КАК ЛУНОХОД НАУЧИЛИ ВИДЕТЬ
 
 ИЗ ЗАПИСОК ИНЖЕНЕРА-КОНСТРУКТОРА
 
(статья в журнале «Наука и жизнь», 1973 г., №6, позже (1976 г.) вошла главой в книгу «На космической верфи»)
 
В вестибюле Главного корпуса я неожиданно встретил плановика, курирующего наш отдел. Зина пришла на предприятие после окончания института, лет десять назад. Но за этот почти уже юбилейный срок она совсем не изменилась, годы, казалось, не имели над ней никакой власти.
 
Единственно, что, быть может, изменилось в Зине Хромовой, так это то, что с годами у нее выработалось не по-женски жесткое умение требовать, которое, скажем прямо, для настоящего плановика является необходимой чертой. Реальный срыв каких-то плановых сроков — а чего в жизни не бывает! — или еще только предположительный, возможный срыв с годами начал вызывать в ней все более и более серьезную реакцию, не только внешнюю, но, судя по всему, и внутреннюю.
 
Нужно сказать, что Зинаида не только требовала от своих отделов выполнения планов, но и в случае каких-либо осечек всеми силами помогала им, вовремя подключая своих коллег — плановиков, курирующих отделы, которые потенциально являлись причиной этих осечек.
— Где это ты пропадаешь второй день? — спросила меня Зина. — Я увидела в окно, что ты идешь, и вышла навстречу.
 
Рассказав, где это мне вчера пришлось пропадать, я спросил ее:
— А что такое стряслось?
— Да ничего особенного не случилось, за исключением того, что вчера руководство подписало график работ по выпуску документации на луноход. Я не хотела отдавать график в лаборатории, пока его не посмотрят либо Валентин Григорьевич, либо ты.
 
"Ничего особенного не случилось!"
 
Утвержденный график на первую в мире автоматическую подвижную лабораторию на Луне, которая будет дистанционно управляться с Земли и вести научные исследования по трассе движения, лишний раз подчеркивал реальность того, что еще какое-то там время назад казалось почти невозможным, невероятным.
 
"Ничего особенного не случилось!"
 
Да, специфика работы нашего предприятия — непрерывная переработка мечты в реальность — достаточно сильно отражается на психологии сотрудников.
 
Мы поднялись наверх, зашли к нам в комнату. Присев за стол, Зинаида развернула график, похожий на густую рыбацкую сеть. На графике бессчетное множество событий и заданий, отображенных кружками, прямоугольниками, овалами, было связано между собой множеством тонких линий со стрелками.
 
И не было в этой сети ячеек, через которые кто-то мог бы выпасть, — тонкие нити сетевого графика цепко держали каждую структурную единицу, каждое подразделение КБ.
 
Где-то в этом сложном сплетении ("А вот и вы", — сказала Зина) было несколько "ниток", отражающих направления работы, за которые отвечал наш отдел. "Узелки", связывающие "нитки" в "жгуты" сетевого графика, были обозначены цифрами, кодами. Необходимое условие для контроля было соблюдено.
 
— Вот сколько вам записано работ, — сказала Зина и провела много раз пальцем по сети, — вы должны выдать габариты аппаратуры, ее вес, блок-схемы к... — показала она пальцем на число и месяц. — Электрикам — типы разъемов аппаратуры и росписи клемм, потребление. И, конечно, задания на разработку элементов антенно-фидерного тракта, состав контрольно-измерительной аппаратуры... Понятно?
— Это-то понятно, а вот из того, что нужно нам, — ничего не упущено? — спросил я.
 
 
Процесс проектирования — процесс сложных взаимоотношений, и порой, как это, может быть, ни странно, процесс сглаживания, примирения антагонистических технических противоречий. Радисты хотели бы видеть на аппарате передатчики, имеющие колоссальные мощности, электрики, наверное, не очень-то и возражали бы против этого, если бы им разрешили иметь громадные батареи для питания этих передатчиков. Ну, а конструкторы, конечно, из-за весовых и габаритных соображений не дают возможности это сделать ни первым, ни вторым. Поэтому и между радистами и электриками тоже возникают разногласия.
 
В общем, оптимальное решение задачи находится не просто.
 
Вот, например, для определения типа бортовой телеметрии, данные о которой мы должны выдать и конструкторам и электрикам, мы должны от них тоже получить данные о том, что они хотят измерять в полете, как часто. И только просуммировав все требования, сопоставив их и кое-что в них урезав — а это бывает довольно часто, — мы сможем выбрать телеметрию.
— Вот. К этому сроку все отделы выдают вам перечни измеряемых параметров, — показала Зина на график.
 
Сроки выдачи были вроде нормальные, и ни одно подразделение не было забыто.
— А где требования к программно-временному устройству?
— Вот они, — ответила Зина.
— А по количеству радиокоманд?
— Есть.
— А требования к антеннам?
 
В общем, детальная проверка графика показала, что, во всяком случае, по нашим делам он стыковался неплохо.
График утвержден. Срок запуска станции определен. Теперь нельзя терять времени. Период предварительной проработки закончен! Производство ждет документацию на изготовление лунохода, смежным организациям нужны технические задания на разработку аппаратуры...
 
А ведь всего какое-то не очень большое время назад...
 
...У каждого из нас на работе есть свое заветное место. Не просто служебное помещение, а то, к чему относишься с некоторой поэтичностью и гордостью. У антенщиков это может быть "безэховая камера" — помещение размером с баскетбольный зал, в котором практически нет радиоотражений. У конструкторов — камера, в которой одновременно с изменением температуры в широчайшем диапазоне можно создавать огромные разрежения, а вернее сказать, минимальные космические давления, в испытывать при этом разработанные узлы и устройства.
 
Но у всех у нас, работающих на предприятии, есть общая "святая святых". Это наш проектный отдел. Именно здесь рождается перспектива наших работ, проекты будущего, то, над чем приходится трудиться годы и годы. Мы, специалисты относительно узких профессий, подключаемся к работам проектного отдела еще на стадии почти начального обдумывания.
 
В этом отделе работают разные люди — по возрасту, и по образу мышления, и по отношению к жизни. И, конечно же, особое место в отделе занимают Федор Ильич и Арсентий Дмитриевич — конструкторы, ведущие большие темы.
 
Помню, пришел я как-то в проектный отдел — еще давно, еще до утверждения сетевого графика — и обратил внимание, что Федор Ильич и Арсентий Дмитриевич Ситкин сидят друг против друга и не спорят, как это частенько у них бывает.
 
Перед ними лежал лист пергамина, на котором было нарисовано какое-то геометрическое тело, напоминающее перевернутый усеченный конус, у которого дно было открыто... В сторону от него был отброшен круг — видимо, крышка, способная прикрыть дно в случае необходимости.
 
В святыне — и примитивный конус!
— Что это такое? — попытался я вывести друзей-конструкторов из состояния созерцания.
— А, это ты... — флегматично пробормотал Федор Ильич, уклонившись таким изящным приемом от прямого ответа.
 
Немного помолчав, он добавил:
— Ты слышал, мы получили задание завязать компоновку лунохода.
Вот оно что! О луноходе я знал, но конкретных работ нам никто еще не поручал.
— Хорошо, что ты зашел, — продолжал он, — потому что я все равно собирался на этих днях тебя пригласить. Пора вам, друзья (по-моему, в голосе у него появился металл), подключаться к этой работе. Вон Ситкин, — он кивнул, — жалуется, что у него не хватает данных по радиоаппаратуре, по антеннам...
— И по телевидению, — добавил Ситкин. — Да и о науке пора уже думать. Мне нужно знать, какие научные приборы я должен поставить на луноход, требования к их установке.
Действительно, вопросов у них, видимо, накопилось много — теперь они скучать не дадут. Тем более чте перечень неясностей по тематике нашего отдела мы сами можем продолжать и продолжать.
— Подождите изливаться — я позову наших ребят, пусть тоже послушают.
— Принято.
И я пошел звонить по телефону.
 
Вскоре появились приглашенные. Сначала они тоже, как и я, с недоумением рассматривали усеченный конус.
— Все собрались, Федор Ильич. Держи речь.
 
Я не могу сказать, что Федор Ильич вдобавок ко всем своим положительным качествам является еще и отличным оратором и умеет красиво говорить и жестикулировать. Нет. Но то, о чем он нам рассказывал, и то, что по ходу своего рассказа демонстрировал, волновало нас значительно сильнее, чем если бы мы слушали выступление профессионального чтеца, рассказывающего остросюжетный детектив.
 
Еще бы!
 
Мы присутствовали при рождении научно-исследовательской лаборатории совершенно нового типа. Мало того, что управление всеми ее работами будет производиться дистанционно, причем эта дистанция превышает длину земного экватора примерно в 9-10 раз. Мало этого. Сама лаборатория подвижна, а это позволит исследовать наш извечный спутник Луну не только в точке посадки, но и обойти значительные районы лунной поверхности. Луноход явится первым аппаратом на Луне, который будет работать не только лунным днем, но и лунной ночью. Да что там говорить!..
 
Федор Ильич продолжал:
— Вы помните, что посадочное устройство станции "Луна-16" мы сделали многоцелевым, унифицированным. Ведь не дело, если каждый раз, решая очередную задачу посылки на Луну какого-то специфического аппарата, мы станем заново проектировать, изготовлять и отрабатывать новое посадочное устройство?..
 
Так вот, посадочное устройство остается без изменений. В основном к нему только пристраиваются трапы для съезда лунохода на поверхность ну и, конечно, узлы крепления. На устройство мы поставим вот это... Арсентий Дмитриевич, — обратился Федор Ильич к Ситкину, — дай мне твой пергамин.
 
Ситкин подвинул пергамин, на котором был нарисован усеченный конус.
 
Пергамин... Удобная, черт возьми, штука! Эта полупрозрачная пергаментная бумага, по-моему, просто незаменима в конструкторских проработках. Если, например, нарисовать карандашом на отдельных листах пергамина узлы, отсеки, приборы, станцию, головной обтекатель и наложить эти листы друг на друга, то можно произвести их взаимную стыковку и получить полное представление об объекте. И если что-то не лезет, что-то не так, то эти элементы можно и подвигать друг относительно друга, найти их оптимальное взаиморасположение и понять, что и как нужно изменить с тем, чтобы станция "завязалась".
Федор Ильич развернул скатанный в тонкий рулончик кусок пергамина и подложил под конус. Оказалось, что луноход стоит на посадочной платформе, правда, между ними был просвет миллиметров восемьсот.
 
— Он что, на "воздушной подушке" будет плыть над лунной поверхностью? — хотел я пошутить, но постеснялся.
Но как будто услышав невысказанную шутку, Федор Ильич сказал:
— Самоходное шасси уже прорабатывается. — И он назвал институт, который трудился над этой проблемой. — Оттуда недавно приезжали представители и рассказали, что в основном смотрятся два варианта — колесный и гусеничный. И у того и у другого есть свои плюсы и минусы. По рассказам чувствуется, что они склоняются к колесу. Кто знает, может быть, просто тысячелетняя родословная колеса довлеет... — пошутил Федор Ильич. И сам же себе ответил, но уже серьезно:
— Дело, конечно, не в родословной... Они насчитали у колес больше плюсов, чем у гусениц, А если еще каждое колесо им удастся, как они хотят, оснастить своим двигателем, да и разворот лунохода сделать по типу гусеничного за счет разных скоростей движителей бортов, то сомнений, что луноход будет передвигаться на колесах, у меня лично нет.
— И у меня тоже, — кинул реплику Ситкин.
— Потому что в этом случае у колес практически минусов не будет. — Последнее слово, как обычно, оставалось за Федором Ильичом.
— А сколько их будет, колес? — спросил Синица, радист из нашего отдела.
 
Ситкин встал, подошел к своему столу, взял лист пергамина и вложил его между другими листами — между луноходам и посадочной ступенью.
— А ты сам как думаешь? — спросил он и, не дожидаясь ответа, продолжил: — Два? Несерьезно. Четыре? Ненадежно: одно заклинит, и машина превращается в стационарную лабораторию. Шесть? Восемь?-ставил вопросы Ситкин. — Это скоро мы узнаем. А пока нам передали этот эскиз. — Он сдвинул немного бумажные листы. — Вот вам и луноход "в сборе".
— А зачем это крышка лунохода вышла за обвод обтекателя, закрывающего станцию? — Синица продолжал задавать проектантам острые вопросы.
— Крышка, она же солнечная батарея, до сброса обтекателя со станции будет закрыта. — Федор Ильич на стопке эскизов показал, как. — А после сброса и перед тем, как станция будет закручена продольной осью на Солнце, крышка будет открыта полностью. Фотопреобразователи солнечной батареи, размещенные на внутренней стороне крышки, займут наивыгоднейшее положение по отношению к Солнцу и дадут максимальный ток.
"Да, с электриками они уже, видимо, поработали и как-то определились", — подумалось не без тревоги.
— Есть еще вопросы? — тоном гида, которому несколько наскучили вопросы экскурсантов, спросил Федор Ильич и, поскольку мы молчали, посмотрел на Ситкина. — Ситкин, рисуя луноход, естественно, имел в виду, что у него будут какие-то "глаза" и что изображение местности, которую увидят эти "глаза", будет передаваться по радиолинии на Землю. А иначе как же машиной управлять?
 
Действительно, как? Но каким должно быть изображение, какой будет скорость движения лунохода? Вопросы нанизывались один на другой, ответы тоже должны были быть связаны, взаимообусловлены.
— Если для телевидения нужна будет специальная антенна, — Ситкин принял эстафету беседы, — давайте ее габариты.
— Мягко стелет, — незаметно подтолкнул меня локтем Крутов, антенщик. — "Если для этого нужна..." Ведь ясно же, что для передачи телевидения простой, малонаправленной и, что главное, малогабаритной антенной не обойдешься — нужна антенна, создающая острый радиолуч и тем самым обеспечивающая сильную концентрацию энергии, большое усиление сигнала. А такая антенна, как известно, будет иметь приличные габариты.
 
— Кстати, и определитесь с радиокомплексом: из чего он состоит, сколько весит, какой занимает объем.
Так. Чтобы это сделать, нужны встречи с людьми, занимающимися системой управления, системой ориентации, с электриками — ведь им всем нужны радиокоманды. Нужно договариваться, где эти радиокоманды, в какой системе, будут "запоминаться"; нужно понять, как закладывать те радиокоманды, которые понадобятся для работы систем в зонах отсутствия радиовидимости, сколько таких команд должно быть. Наконец, нужно обговорить с баллистиками необходимые точности определения положения станции в пространстве при движении ее в пункт назначения.
 
От прочнистов нужно получить величины перегрузок, хотя бы предварительные, которые будут действовать на радиокомплекс не только при перелете, но и при движении лунохода по лунным равнинам и отрогам. Тепловики должны сказать нам, как будет изменяться температура в приборном отсеке, если за бортом лунохода пышущий жарой лунный день сменяется леденящей лунной ночью.
 
А величина фона, который создаст изотопная печка? Его тоже обязательно нужно выяснить.
 
Миллион вопросов... И только разобравшись в них, можно выходить на смежную организацию, которая будет разрабатывать радиоаппаратуру, и совместно, пока хотя бы предварительно, решить, из чего состоит радиокомплекс, сколько весит, какой занимает объем. И сразу же нужно будет выдавать эти предварительные данные проектантам — ведь они "вяжут" компоновку лунохода.
— А на какие трещины и камни рассчитывается проходимость лунохода? — спросил Синица. — Для расчета телекамер мне это обязательно нужно знать.
— Будет ли у лунохода передний и задний ход? Как луноход сможет съезжать с посадочного устройства — только вперед или назад тоже? Какова скорость его передвижения? — На Федора Ильича и Ситкина посыпался град вопросов. Ребята, видно, пришли в себя и готовы по-настоящему взяться за дело.
 
Но когда вскоре кто-то из радистов сказал, что вряд ли на луноходе будет обычное, в житейском понимании этого слова, телевидение, сильно оживились конструкторы.
 
Телевидение, вообще говоря, можно классифицировать по-разному: цветное и черно-белое, студийное и проводное... Но можно еще подразделять телевизионные системы по частоте передачи кадров на "быстрое" телевидение, к которому мы привыкли, с частотой смены кадров — 25 в секунду и медленное телевидение, так называемое малокадровое. В последнем случае один кадр может передаваться сравнительно долго, ну, скажем, десять — двадцать секунд. При такой частоте кадров картинка на экране телевизора будет несколько напоминать сменяющие друг друга кадры диафильма. В малокадровых системах в качестве передающей трубки применяется видикон, который от других передающих трубок отличается способностью запоминать сигналы изображения. Передающая камера работает, как фотоаппарат, в режиме короткого экспонирования, а считывание картинки происходит сравнительно долго.
 
Согласитесь вы по такой телевизионной системе смотреть какую-либо динамичную передачу, например, хоккейный матч? Не согласны? Понятно... Ну, а если по-другому вообще нельзя? Если придется довольствоваться сухим газетным отчетом о матче вместо того, чтобы хоть как-то, пусть не все до тонкостей увидеть матч самому?..
Двух мнений быть не может. Особенно, если передаваться будут, например, соревнования велосипедистов. Я уверен, что во многих случаях вопрос о медленно меняющихся кадрах даже и не возникнет. Все практически зависит от сюжета передачи и прежде всего от скорости изменения картинки.
 
Когда наши телевизионщики вместе со своими коллегами из смежного НИИ все досконально подсчитали, то оказалось, что для передачи нормального (25 кадров в секунду) телевидения нужна антенна с очень и очень узкой диаграммой излучения. Другой путь — установка бортового передатчика большой мощности — был однозначно признан нецелесообразным.
 
Один наш радист, человек очень грамотный и одновременно большой специалист по части юмора, так резюмировал полученные результаты:
— При использовании такой антенны мы, видимо, сможем видеть местность перед луноходом не во время движения, а лишь на стоянке. Предварительно, конечно, затратив какое-то там время на то, чтобы выставить машину, направив антенну в сторону Земли.
 
Представитель управленцев попытался серьезно — так наверняка показалось бы непросвещенному слушателю — оценить предложение радиста. Не нервничая, как всегда, бесстрастно он сказал:
— Ты не прав. Если сделать быстродействующий привод для наведения антенны на Землю и удержания ее в этом направлении, то передачу можно вести и на ходу.
 
Он называл цифры, характеризующие скорость "отработки" (физиологи сказали бы "реакции") привода при езде по крайне пересеченной местности, усеянной камнями и валунами, по лунным дорогам, изборожденным трещинами. Привод получался сложным, если учитывать высокие ходовые качества лунохода, его способность преодолевать различные препятствия, — ведь привод должен был отслеживать эти препятствия не только с большой скоростью, но и с высокой точностью, необходимость которой определяется в первую очередь шириной диаграммы направленности антенны.
 
Чего не назвал управленец, молодой человек со шкиперской бородкой и искрящимся взглядом, так это вес системы автоматического наведения антенны. И не потому, что он его себе не представлял. Такие системы были не только специальностью, но еще и хобби управленца, и на них он несколько лет тому назад защитил кандидатскую диссертацию. И, наверное, потому что он понимал все проблемы, которые возникают при проектировании и отработке таких систем, он стал нашим союзником, повсюду говорил об их сложности, о том, как трудно при таком решении обеспечить высокую надежность. Иметь такого союзника было совсем неплохо. Особенно если ему поручена разработка всей логики работы лунохода.
 
А трудность в создании быстродействующей системы наведения антенны состояла еще и в том, что вес ее получался весьма и весьма приличным.
 
 
Вот так ситуация! С одной стороны, сложный, нереальный пока привод. Но, с другой стороны, можно ли представить себе телеуправляемый аппарат на Луне без "глаз"? Ведь в отличие от других космических аппаратов здесь телевидение должно быть не только исследовательским средством, а и важнейшим элементом системы дистанционного управления.
Как теперь всем известно, задача была решена. И именно благодаря переходу на малокадровое телевидение.
Как говорят радисты, для такого телевидения потенциал системы должен быть меньше, чем для нормального 25-кадрового. В переводе на житейский язык это означает, что мощность передатчика может быть меньше, что диаграмма направленности антенны может быть шире. Причем значительно. А раз так, то и вся система наведения антенны становятся значительно проще, значительно надежнее, и весит она значительно меньше. Более того, если Земля при кренах лунохода "вывалится" из диаграммы, оператор остронаправленной антенны, которого можно будет ввести в состав экипажа, сможет по радиоканалу исправить положение.
 
Расчеты и моделирование процесса движения показали, что управление луноходом при использовании такого принципа получается отличным — ведь луноход не гоночная машина. Он спокойно, не торопясь изучает местность. А раз так, то система малокадрового телевидения при передаче одного кадра, скажем, за 5, 10 или даже за 20 секунд вполне приемлема и в то же время, как говорят радисты, не загружает радиоканал избыточной информацией.
 
Не все, конечно, сразу восприняли результаты расчетов и моделирования. И прежде всего потому что они в чем-то расходились с житейской, человеческой практикой движения.
 
— Ну, как это можно водить автомобиль, а дорогу, по которой едешь, видеть только раз в несколько секунд? — систематически, в разных вариациях и в различных ситуациях спрашивал нас конструктор Петр Борисович и недоумевающе разводил руками. Петра Борисовича еще можно было как-то понять: он был страстным автолюбителем. Если бы не специальное техническое образование и преданность своей конструкторской работе, он бы, вероятно, стал автогонщиком-профессионалом. Гонял он на своем автомобиле здорово, и, наверное, только отсутствие достаточных средств на штрафы сдерживало его мятежную натуру. Стоит ли удивляться, что смириться с малокадровым телевидением на луноходе он не мог.
 
Он, видно, просто не представлял себе, что такое-то устройство, имеющее колеса, может ездить со скоростью меньшей, чем сто километров в час. Поэтому Петра Борисовича, честно говоря, еще можно было понять. Но вот "безлошадных" критиков и особенно людей спокойных, уравновешенных понять было труднее.
 
Кроме всего, непривычная малокадровая система порождала огромное многообразие вопросов:
— А сколько строк будет в кадре? Какова зона обзора телекамеры? Как с ее температурным режимом?
Ответить мы пока могли далеко не всем желающим.
 
Работы еще только-только разворачивались. Синица и Медоварова, которых подключили к решению этих проблем, с утра до позднего вечера пропадали или у разработчиков, договариваясь о характеристиках телевизионной системы, или у Арсентия Дмитриевича, размещающего телекамеры на луноходе.
 
На каждом шагу возникали все новые и новые проблемы. И нельзя было, как при решении какой-то трудной задачи, помещенной в школьном учебнике по математике, найти в конце его ответ и сверить свое решение.
Все делалось впервые. От "А" до "Я".
 
Сколько на луноходе должно быть телекамер?
 
— Допустим, одна, — рассуждал Арсентий Дмитриевич. — Угол ее зрения — около 50 градусов. Этого вполне достаточно для будущего водителя, который займет свое место у телеэкрана в составе экипажа. (В вождении автомобиля у Ситкина был большой опыт — к этому времени он изъездил два "Москвича", выжав из них не одну сотню тысяч километров.) — Но если одна камера выйдет из строя, — продолжал Ситкин свои рассуждения вслух, — то луноход превратится в луностоп. Нет, конечно, нужно принимать предложение телевизионщиков ставить две камеры.
 
Так они и были установлены на "Луноходе-1" рядом. И, в общем, оказалось, что водить луноход при этом вроде бы неплохо.
А на какой высоте нужно установить камеры?
 
Когда занялись этим вопросом, оказалось, что у нас знатоков автомобилестроения, наверное, ничуть не меньше, чем специалистов по международным отношениям среди "пикейных жилетов". Хорошо, что Федор Ильич, Арсентий Дмитриевич и телевизионщики имели на этот счет свое мнение, основанное на анализе разрешающей способности телекамер, скорости лунохода, заданных препятствии и скорости передачи. Камеры были размещены как нужно, и ничто, никакие препятствия не могли от них укрыться.
 
Со временем опыт работы с "Луноходом-1" вооружит разработчиков новыми знаниями, и на "Луноходе-2" будет проведен ряд мероприятий по увеличению скорости его движения. А это, в свою очередь, потребует увеличения дальности обзора. Для этого одну из телекамер придется поднять вверх.
 
Но это уже будет значительно позднее, а пока... Пока вроде все было хорошо. Если, конечно, не считать того, что даже две камеры не могли полностью решить всех проблем.
 
При двух камерах водитель не видит передние колеса и трапы, и то, что делается по сторонам, практически он тоже не может увидеть. Ну, а обстановка сзади лунохода вообще всегда остается неизвестной. Можно в таких условиях работать с луноходом? Видимо, нет. Начнем по порядку. Луноход доставлен на Луну. Он должен съехать на ее поверхность. В какую сторону съезжать — вперед или назад? Где меньше камней и менее крутые склоны? Однозначного и даже какого-то вероятностного ответа нет. Значит, прилунившись, нужно сначала осмотреться — понять, где ты, что тебя окружает.
— Ясно? — спокойно спрашивал Ситкин, пытаясь при этом сам найти ответы на волнующие его вопросы.
 
Дальше. Я поехал в заданном направлении ("я" и "луноход" в устах Ситкина уже давно стали синонимами) и въехал в кратер. Как выбираться из него, в какую сторону выбираться? Опять нужно осмотреться... Ясно?
— Ясно-то ясно. Ну, ставь побольше телекамер.
— Сколько?
— Ну 360 градусов разделить на 50. Значит, получается больше шести. А если с учетом дублирования... — Назвав цифру, оппонент сам, по собственной инициативе замолкает и, как будто вспомнив, что у него какие-то неотложные дела, быстро уходит в неизвестном направлении.
— А для чего существуют панорамные телевизионные камеры? — спросил как-то их разработчик, всегда приветливый Станислав Иванов. Глядя на него, молодого, улыбчивого, невольно забываешь, что он доктор технических наук и прочая, и прочая, и прочая...
 
Я был на его защите и помню, как это все происходило. Панорамные камеры, в разработке которых принимал участие Иванов, отлично сняли лунные панорамы на автоматических станциях "Луна-9" и "Луна-13", которые стали историческими вехами космической эпопеи. И когда Иванов представил на защиту в одном из учебных заведений кандидатскую диссертацию, произошло то, что бывает не часто. По глубине проработки, по результатам, в общем, по всем статьям кандидатская диссертация Станислава была единогласно признана докторской. Вскоре после этого Иванову исполнилось 33 года.
Кое-кто считает, что в век автомобилей, делающих сто пятьдесят — двести километров в час, не нужен велосипед. Не знаю, как в действительности насчет велосипеда, но жизнь доказала, что в век электронного телевидения могут оказаться незаменимыми "доисторические" системы механической развертки изображения. В современном, разумеется, виде они используются в панорамных телекамерах.
 
 
Панорамные камеры осматривают окружающее пространство с помощью зеркала, которое совершает вращательное и колебательное движения. Световой поток от предмета попадает на зеркало, которое его отклоняет и направляет в объектив. Диафрагма, размещенная в его фокусе, вырезает часть светового потока, определяя разрешающую способность системы и четкость изображения. Затем световая энергия преобразуется в электрический сигнал в фотоэлектронном умножителе.
Панорамная телевизионная система работает на стоянках и передает изображение неподвижных объектов, окружающую местность, Солнце, Землю... Эта система отличается большим углом зрения: у камер вертикального обзора это телесный угол "сечением" 360 градусов на 30 градусов и у камер бокового обзора — 180 градусов на 30 градусов. Четкость изображения такой системы раз в 10 выше, чем четкость изображения на экране домашнего телевизора. А это, в свою очередь, позволяет применять панорамные камеры не только для навигации, но и для научных изысканий — с их помощью проводятся морфологические и топографические исследования лунной поверхности.
 
Арсентий Дмитриевич разместил на луноходе эту систему. Федор Ильич закрепил правильность такого конструктивного решения. Две камеры вертикального обзора и две камеры бокового обзора в сочетании с передними телекамерами полностью решили задачу осмотра лунной поверхности.
 
Луноход научили видеть.
 
Одна из многих задач, связанных с созданием машины, была решена. И один из важных узлов на огромном сетевом графике можно было обводить красным карандашом.