Как снимали Луну советские АМС
«Для защиты плёнки от космической радиации требуется полуметровый слой свинца. А у вас сколько? 5 миллиметров?» - астрофизик А.Б. Северный
Если мы откроем справочник фотолюбителя советских времен или ответы технической службы производителя фотопленки Кодак, то узнаем, что «кроме видимого света фотоматериалы необходимо предохранять от проникающих излучений: рентгеновского, гамма- и космических лучей, лежащих в области естественной светочувствительности любых фотоматериалов. Определённую опасность для фотоплёнки представляют интроскопы систем контроля доступа аэропортов. Несмотря на то, что мощность и длина волны используемого в них излучения подбираются неопасными для человека и фотоматериалов, известны случаи засветки фотопленок при прохождении контроля багажа. Для предохранения от потери фотоматериала выпускаются специальные освинцованные конверты, непроницаемые для слабого излучения»[1,2,3]
А в космосе, как раз присутствуют все перечисленное выше излучения, да ещё и вакуум, который меняет свойства эмульсии[4,5]. Однако, в 1959 году, Сергей Павлович Королев подарил астрофизику Андрею Северному фотографию с надписью «Уважаемому А. Б. Северному. Первая фотография обратной стороны Луны, которая не должна была получиться» и на ней было изображение обратной стороны нашего спутника. Как же получилась эта фотография?
Первый снимок обратной стороны Луны был сделан 7 октября 1959 года советским аппаратом «Луна-3». Всего таких снимков было получено то ли 29 штук[6], то ли 36, из которых на Землю было передано только 17[10]. Разумеется, их качество было невысоким—но ведь это было только начало, самая заря космической эры.
Разработка, фотографического комплекса «Енисей» [рис.1А] началась в 1957 году во ВНИИ телевидения (ныне АО «НИИ телевидения» [7]). Съёмка должна была осуществляться на черно-белую пленку типа АШ-1, что расшифровывается как «американские шарики» - по факту, это была трофейная пленка, её сняли с американских шаров-разведчиков, которые сбивались пачками в 40-50-х годах над территорией СССР. Она, по словам Петра Брацлавеца, одного из разработчиков «Енисея», больше подходила для съемки в космосе, чем советская аэрофотографическая «тип 17», потому что была высокочувствительная и сильно дубленая, выдерживавшая температуру раствора до 50 градусов (позже был разработан отечественный аналог - модифицированная плёнка типа 17Т и другие типы плёнки, не уступающие АШ). В одном из своих интервью Брацлавец сказал «я и Володя Кондратьев, занимавшийся химическими процессами «Енисея», разрезали американскую 180-миллиметровую плёнку на 35 миллиметров, отперфорировали её. Были написаны и «технические условия плёнки типа «АШ-1» [8]. Пленка помещалась фотоаппарат АФА-Е1 [рис. 1Б]. Он был изготовлен на Красногорском механическом заводе. Создание подобных аппаратов для инженеров КМЗ было в новинку. Нужно было придумать, как защитить пленку от радиационного излучения, сделать аппаратуру и иллюминатор приборного контейнера устойчивыми к воздействию условий космического пространства, о котором в то время было известно не так уж много.
Пленка была предварительно испытана облучением пучков электронов с энергией 12 мэв из бетатрона, причем было доказано, что действие обычных потоков космических лучей не вызовет ее значительного почернения и не затруднит фотографирование, исключая потоки от солнечных вспышек, когда радиация может возрасти. Сам комплекс находился внутри Автоматической Межпланетной станции (рис.2, [14]), которая представляла собой тонкостенный герметичный цилиндрический аппарат со сферическими днищами[11]. В верхнем днище имелся иллюминатор, прикрытый крышкой, которая автоматически открывалась перед началом фотографирования. Стекло иллюминатора стекло выдерживало давление более 1,5 атмосферы, вибрации, перегрузки при взлете ракеты и, на месте стыка с корпусом станции, было полностью герметичным[12]! За этим прочным и герметичным стеклом стоял АФА-Е1(с объективами 200 и 500-мм) и устройство для проявления пленки и телевизионная аппаратура для передачи изображения на Землю. Для предохранения от вредного воздействия космического излучения пленка была заключена в защитную оболочку—ту самую свинцовую толщиной 5-мм. По окончании съемки пленка поступала в устройство автоматической обработки, где проводилось ее проявка, фиксирование, сушка, перемотка в специальную кассету и подготовка к передаче изображения. Для преобразования негативного изображения, полученного на пленке, в электрические сигналы использовались электронно-лучевые трубки и фотоэлектронный умножитель. Для обеспечения теплового режима, необходимого для нормальной работы аппаратуры, на AMС была установлена система терморегулирования. К системе терморегулирования предъявлялись особо высокие требования в связи с процессом фотографирования, т. к. для нормальной работы оптических систем необходимо поддержание температуры в строго определенных пределах. Для регулирования теплового режима на цилиндрической поверхности корпуса снаружи были установлены жалюзи, которые открывали или закрывали радиационную поверхность с большой излучательной способностью. Внутри корпуса была осуществлена принудительная циркуляция газа[13] —который не позволял менять пленке свои свойства, ведь «вакуумирование также удаляет и газы, и воду. Одним из следствий удаления воды, кроме изменения состава, является повышение давления желатина на МК (микрокристалы)» [4]. С целью обеспечения равномерного притока солнечного тепла, после окончания процесса фотографирования и ориентации АМС было придано медленное вращательное движение.
Фотоаппарат и получение снимков представлял лишь одну часть космического комплекса, получившего название «Енисей». Сергей Королев назвал его банно-прачечным комбинатом, ведь внутри него снятая, обработанная и просушенная пленка наматывалась на барабан. Аналогичная технология была в фотоаппаратах Polaroid, появившиеся в 1948 году фотоаппараты их фирмы выдавали готовые снимки. Однако, в отличие от «Енисея», полароидовские снимки попадали лишь в руки пользователя, но «Луна-3» находилась на расстоянии 470 тыс. км от Земли, поэтому устройство «Енисей» было значительно сложнее Polaroid. После проявки и просушки пленка с полученными изображениями «ждала» особой команды — приглашения к передаче на Землю. Передача осуществлялась методом бегущего луча. С проекционного кинескопа через объектив и конденсор бегущий луч направлялся на ФЭУ, сигнал с которого подавался на радиопередатчик радиолинии. Стоящие наземные комплексы приёмной аппаратуры назывались «Енисей-I» и «Енисей-II». Различались они тем, что бортовая аппаратура "Енисей" обеспечивала передачу телевизионного сигнала как в "быстром", так и в "медленном" режимах. Для приема изображения в "быстром" режиме предназначался приемный комплекс "Енисей-I"(передача кадра за 1.25 сек), в "медленном" - "Енисей-II"(передача кадра за 10 сек). Пункты приема располагались в Крыму и на Камчатке.
А теперь посмотрим на «лунный аппарат Хассельблад», которым по легенде снимали на Луне(рис.3). Неужто, эта шторка спасала в течение многих часов пленку от радиации на Луне, при том, что фотопленка была цветная и её эмульсия более чувствительна к радиации? Каким образом решалась проблема вакуума? Где треки космических частиц, которые обнаружены благодаря именно трекам на пленке?
И самое главное: почему до сегодняшнего момента, практически за 50-лет, не проведено ни одного эксперимента, доказывающего, что на таком фотоаппарате и на пленку можно получить качественных снимок в условиях Луны?
Юрий Соломонов, 15.02.2021
1. Хокинс Э., Эйвон Д. Фотография: Техника и искусство / А. В. Шеклеин. — М.: «Мир», 1986. — С. 45—55. — 280 с
2. https://www.kodak.com/consumer/support/default.htm Baggage X-ray Scanning Effects on Film (англ.). Technical Information Bulletin. Kodak (8 April 2003). Дата обращения: 15 февраля 2016.
3. Краткий справочник фотолюбителя, 1985, с. 93
4. Т.Х. Джеймс «Теория фотографического процесса»
5. https://www.aulis.com/vacuum.htm
6. https://elementy.ru/kartinka_dnya/994/Pervyy_snimok_obratnoy_storony_Luny
8. https://www.kik-sssr.ru/Brachlavech.htm
9. http://www.mtk-magazine.ru/file/mtk_2.pdf
10. http://www.photohistory.ru/1603016374107353.html
11. http://epizodyspace.ru/e2/foto-e2/l-3/l-3.html
12. Алексей Иванов «Впервые» стр.70
13. http://epizodyspace.ru/e2/foto-e2/l-3/l-3.html