Как было получено изображение обратной стороны Луны

Прием сигналов изображения на Земле

Дошедшие до Земли сигналы радиопередатчика космической станции по кабелю подводились к радиоприемному устройству. Здесь эти слабые сигналы усиливались и преобразовывались. На выходе детектора создавались уже сигналы изображения, которые затем дополнительно усиливались.

Сигналы изображения фиксировались тремя способами: на кинофотопленку, в аппаратах магнитной записи и на специальных электронно-лучевых трубках с длительным послесвечением. Производилась также запись изображений на электрохимической бумаге в фототелеграфных аппаратах открытой записи.

Как видно из сказанного, регистрация сигналов изображения, принятых наземными приемными пунктами, производилась многими способами. Это позволяло осуществлять необходимое резервирование и производить визуальный контроль процесса передачи. Кроме того, регистрация сигналов различными способами позволила устранить специфические искажения, возникшие на линии радиосвязи и в самих регистрирующих устройствах.

Рассмотрим подробнее принципы работы регистрирующих устройств.

Запись сигналов изображения на магнитную ленту. Одним из методов фиксации сигналов изображения обратной стороны Луны была запись электрических телевизионных сигналов на магнитную ленту. Сохраняясь неограниченно долгое время, однажды сделанная магнитная запись может по желанию многократно воспроизводиться с помощью устройства, аналогичного записывающему.

Рассмотрим устройство простейшей системы записи и воспроизведения сигналов изображения. Схема записывающего аппарата представлена на рис. 13,а. С подающей кассеты с помощью лентопротяжного механизма протягивается в приемную кассету лента с нанесенным на нее слоем ферромагнитного материала. Наибольшее распространение получили магнитные носители в виде слоя лака, содержащего ферромагнитный порошок (окись железа или магнетит). Этот слой наносится на ленту толщиной 20–50 мк из ацетилцеллюлозы, триацетата, поливинилхлорида или другого эластичного материала. Лента хранится в виде рулонов в специальных кассетах.

Рис. 13. К пояснению принципа записи сигналов изображения на магнитную ленту. а — основные детали аппаратуры (1 — подающая кассета; 2 — принимающая кассета; 3 — магнитная лента; 4 — записывающая головка; 5— усилитель сигналов изображения; 6 — вход усилителя сигналов изображения); б — к пояснению действия магнитной головки (1 — магнитный слой ленты; 2 — основа; 3— з аписывающая головка; 4 — силовые линии магнитного поля; 5 — пишущее магнитное поле).

При записи лента протягивается с равномерной скоростью у полюсов записывающей магнитной головки через зону, где действует переменное магнитное поле. Головка представляет собой специально сконструированный, чаще всего кольцевой электромагнит с зазором. Сердечник его изготовляется из магнитно-мягкого материала высокой проницаемости.

По обмотке магнитной головки пропускается ток сигнала изображения, поэтому мгновенное значение напряженности магнитного поля в зазоре сердечника головки пропорционально мгновенному значению сигнала изображения и закон изменения напряженности поля соответствует закону изменения сигнала. В процессе записи каждый элемент носителя подвергается намагничиванию в соответствии с мгновенным значением напряженности поля в зазоре.

Вследствие явления остаточного магнетизма магнитное состояние носителя сохраняется долгое время после того, как запись закончена (рис. 13,б).

Считывание сигналов с магнитной ленты осуществляется устройством, аналогичным записывающему. Лента равномерно протягивается вблизи полюсов воспроизводящей головки, сходной по конструкции с записывающей; при этом намагниченные участки движущейся ленты наводят в обмотке головки э. д. с. Так как остаточная индукция разных участков магнитной ленты, на которой произведена запись, различна и при движении ленты меняется по длине ее по закону изменения сигнала изображения, то индуктированная в обмотке головки э. д. с. будет пропорциональной сигналу изображения.

Магнитная запись может быть уничтожена специальном стирающей головкой. Один из способов стирания заключается в том, что, пропуская ленту через поле постоянного магнита, доводят индукцию носителя до насыщения и выравнивают, таким образом, все переменные остаточные индукции, а затем с помощью постоянного магнитного поля обратного направления ленту размагничивают и доводят индукцию до нуля.

Считывание сигналов с магнитной ленты для неискаженного воспроизведения изображения должно проводиться при условии равномерного перемещения ленты как при записи, так и при считывании.

Для воспроизведения записанного кадра на экране электронно-лучевой трубки можно воспользоваться несколькими способами. Можно, например, осуществить многократную перезапись зафиксированных сигналов. Так как запись производилась медленно, то для воспроизведения изображения на экране обычной приемной электронно-лучевой трубки ленту нужно протягивать с большой скоростью.

Запись сигналов изображения на фотопленку. Принцип действия одной из систем записи сигналов изображения на кинофотопленку поясняется на рис. 14. Здесь используется система развертки с электронно-лучевой трубкой, работающей по принципу бегущего светового пятна.

Рис. 14. Принцип записи сигналов изображения на кинопленку.1 — кинопленка; 2 — объектив; 3 —электронно-лучевая трубка.

Светящееся пятно, образуемое на экране электронно-лучевой трубки, равномерно перемещается слева направо. Перемещение пятна осуществляется пилообразным напряжением генератора развертки, прикладываемым к горизонтальным отклоняющим пластинам. Частота пилообразных колебаний генератора развертки синхронизируется строчными синхронизирующими сигналами, посылаемыми передатчиком космической станции. За каждый период колебаний пятно перемещается от левого крайнего в правое крайнее положение и затем быстро возвращается в исходное положение. К вертикально отклоняющим пластинам прикладывается высокочастотное напряжение с частотой около 15 Мгц, модулированное по амплитуде сигналами изображения. В результате на экране появляется светящаяся полоска, высота которой изменяется при изменении силы сигнала изображения. Изображение этой полоски с помощью объектива проецируется на кинофотопленку. Пленка равномерно движется перед объективом, и на ней прочерчивается ряд параллельных полосок.

Для воспроизведения записи пленку, подвергнутую предварительно фотографической обработке, протягивают в воспроизводящем устройстве этой системы и просвечивают бегущим световым пятном, проецируемым с экрана проекционной электронно-лучевой трубки. С другой стороны пленки устанавливается фотоэлемент, преобразующий изменения проходящего светового потока в электрические сигналы изображения.

Пленка при воспроизведении может протягиваться с другой скоростью, чем при записи. Важное значение при воспроизведении имеет правильное и стабильное положение светящейся полоски. Практически из-за неравномерности движения пленки и нестабильности питающих напряжений электронно-лучевой трубки это условие полностью выполнить не удается. Поэтому в системе предусматривается цепь обратной связи, стабилизирующая положение световой полоски относительно записанной дорожки.

Здесь был рассмотрен метод поперечной оптической записи сигналов изображения. В принципе может быть использован и метод записи, основанный на изменении оптической плотности пленки. В этом случае модуляция светового пятна осуществляется подачей сигналов изображения на управляющий электрод электронно-лучевой трубки.

Сигналы изображения, записанные тем или иным способом на фотопленку или магнитную ленту, могут быть затем использованы для получения изображения на каком-либо светочувствительном материале. На рис. 15 приведена блок-схема записывающего устройства с электронной разверткой изображения. Сигнал изображения подается здесь на управляющий электрод электронно-лучевой трубки. Генератор развертывающих колебаний создает колебания, с помощью которых осуществляется развертка изображения на экране трубки. С помощью оптической системы световое изображение переносится на поверхность светочувствительного материала. Перемещение светочувствительного материала производится здесь специальным механизмом подачи.

Рис. 15. Блок-схема записывающего устройства с электронной разверткой изображения.1 — вход сигналов изображения, 2 — усилитель сигналов изображения; 3 — генератор развертывающих колебаний; 4 — источник высокого напряжения трубки; 5 — фокусирующе-отклоняющая система; 6 — электронно-лучевая трубка; 7 — объектив; 8 — светочувствительный материал.

Получение изображения с экрана трубки возможно как при применении фотографического, так и специальных электрофотографических способов записи. При использовании фотографического способа в качестве светочувствительного материала используют фотопленку или фотобумагу повышенной чувствительности.

Сущность электрофотографического воспроизведения заключается в следующем. На проводящую подложку наносят тонкий слой светочувствительного полупроводникового материала, в качестве которого используются селен, сера, сернистый свинец, окись цинка и другие материалы и их сочетания. Полупроводниковый фотослой заряжают до некоторого потенциала (порядка нескольких сотен вольт), для чего этот слой протягивают мимо провода, имеющего потенциал 5–8 кв. При этом на поверхности провода происходит коронирующий разряд. Так как электропроводность фотослоя в темноте очень низка, то поверхность его удерживает заряд достаточно долго. Затем на этот светочувствительный слой проецируется или записывается световым лучом изображение, снижающее в соответствующих местах сопротивление полупроводникового слоя. В результате на поверхности светочувствительного слоя образуется глубокий потенциальный рельеф, представляющий собой невидимое глазом электрическое изображение в виде распределения зарядов различной плотности.

Изображение можно сделать видимым, если опылить поверхность этого слоя мелким порошком, частицы которого имеют заряд, противоположный знаку заряда слоя. Чем больший электрический заряд несет та или иная точка поверхности полупроводника, тем больше частиц притягивается к этим точкам. Те элементы изображения, которые не были облучены светом, имеют малую фотопроводимость и потому сохраняют большой заряд; потому они покрываются плотным слоем порошка. Освещенные ранее элементы поверхности светочувствительного слоя теряют весь или часть заряда вследствие увеличения фотопроводимости слоя; они не в состоянии притянуть частицы порошка и потому будут светлыми.

Светочувствительный слой может быть нанесен либо непосредственно на бумагу, либо на металлическую поверхность (в этом случае изображение, образованное порошком, переносится впоследствии на бумагу). Запись непосредственно на электрофотографическую бумагу обладает тем недостатком, что светочувствительность такой бумаги снижается, а это не позволяет записывать изображения с большими скоростями. В случае же использования отдельного фотопроводящего слоя, нанесенного на металлическую поверхность, удается достигнуть лучших результатов и получить более высокую чувствительность. При записи изображения этим способом светочувствительный слой удобно наносить на барабан, а строку развертки располагать при этом вдоль образующей цилиндра (рис. 16). Барабан медленно вращается; при этом часть поверхности фотопроводящего слоя сначала заряжается, затем освещается модулированным лучом света и опыляется красящим порошком, после чего краситель переносится на обыкновенную бумагу. Такая конструкция воспроизводящего устройства дает возможность почти сразу же просматривать изображение на отпечатке.