На "Марсе-4" и "Марсе-5" использовалось два типа телевизионных систем, различающихся по принципу действия.


    Первая система, аналогичная ранее установленной на спутниках "Марс-2" "Марс-3", состояла из так называемых фототелевизионных устройств (ФТУ). Съемка в этих приборах производится на фотопленку, которая обрабатывается в бортовых условиях. Полученное на ней изображение телевизионным способом передается по линии связи на Землю. В отличие от телевизионной системы космических аппаратов "Маринер" в ФТУ совмещены функции снимающего и запоминающего устройств, что обусловлено способностью фотопленки хранить изображение.
    Это дает почти двукратный выигрыш в весе для ФТУ при прочих одинаковых параметрах систем. Экономия в весе особенно важна в том случае, когда телевизионная съемка не является основной задачей космического аппарата. Имеются и другие преимущества: более высокая четкость изображения, чем у видикона (в 2-4 раза больший объем информации в одном кадре); большая величина коэффициента контраста. Последнее обстоятельство и большая спектральная чувствительность в красной области особенно важны для съемки такого малоконтрастного объекта, как Марс.
    В то же время ФТУ значительно сложнее в разработке, и требуется: преодоление больших технических трудностей для обеспечения необходимого уровня его надежности. Это относится в основном к той части ФТУ, которая связана с бортовой химико-фотографической обработкой фотопленки, включая вопросы ее защиты от космической радиации, сохранности реактивов и др.
    ФТУ ранее успешно работали на советских и американских космических аппаратах, исследовавших Луну: "Луна-3" (1959 г.), "Зонд-3" (1965 г.), серия "Лунар Орбитер" (1965-1966 гг.). Опыт этих работ использовался при создании марсианских ФТУ с учетом новых требований, вытекающих из значительно большего времени пребывания аппаратуры в космосе, которое складывалось из времени перелета (около 8 месяцев) и времени активной работы на орбите по программе (до трех месяцев).
    На каждой станции было установлено по два ФТУ. ФТУ оснащались объективами с углами зрения и соответственно фокусными расстояниями, отличающимися в 7 раз, что давало возможность получить при съемке с номинальной высоты разрешение на поверхности около 700 и 100 м на один телевизионный элемент. Широкоугольное ФТУ имело набор сменных светофильтров.

Зуфар-2СА (разрешение 100 м)	Вега-3МСА (разрешение 700 м)
ТЕЛЕВИЗИОННЫЕ КАМЕРЫ

    Пространственное положение осей визирования в сеансах съемки, время проведения сеансов, а также ряд характеристик ФТУ выбирались, исходя из соображения обеспечения оптимальных условий съемки преимущественно зоны, смещенной в сторону вечернего терминатора. Основной режим съемки в перицентре осуществлялся при постоянной солнечно-звездной ориентации спутника. При этом оси визирования приборов, которые жестко закреплены на спутнике, смещаются параллельно в процессе его пролета вблизи планеты, оставаясь в плоскости орбиты.
    Кроме съемки в режиме постоянной солнечно-звездной ориентации возможно проведение фотографирования при программном развороте спутника, когда оси визирования могут быть направлены в любую точку пространства. Этот режим был использован 21.11 1974 г. при фотографировании одного из предполагаемых районов посадки спускаемого аппарата.
    В большинстве случаев съемка велась в основном режиме при высоте Солнца над местным горизонтом, равной 15-35њ, максимальной высоте станции, близкой к 90њ, и постоянном угле фазы 65њ. В этих условиях фотографируемая поверхность имела близкий к максимальному контраст деталей при достаточной общей освещенности. Съемка могла производиться циклами по 12 кадров как синхронно обоими ФТУ, так и каждым прибором в отдельности, причем начало съемки устанавливалось либо автоматически, либо по команде с Земли. Так же по команде мог выбираться один из двух темпов съемки, различающихся в 4 раза.
    В связи с тем, что время, выделенное на передачу изображения с аппаратов "Марс-4" и "Марс-5", было ограничено, возможности съемки значнтельно превышали возможности передачи. Поэтому передача с ФТУ кадров с номинальной четкостью производилась выборочно после просмотра всей снятой информации с четкостью, пониженной в 4 раза. Несколько кадров было передано с четкостью, в 2 раза большей, чем номинальная. Передача сигналов изображения по радиоканалу велась импульсным методом со скоростью 512 и 1024 тел. эл./с.
    ФТУ функционально разделяются на ряд блоков (см. рис.): фотосъемочная камера 1, блок химико-фотографической обработки пленки 2, устройство передачи изображения 3, кассеты для хранения пленки 4 и 5. Эти блоки конструктивно объединены общим лентопротяжным трактом и управляются одним блоком автоматики 6. Автоматика ФТУ построена на принципе комбинированного программно-командного управления. При этом работа ФТУ в таких режимах, как съемка, обработка и частично передача, осуществляется по жесткой программе, задаваемой электронным программным устройством в соответствии с принятым режимом 12-кадрового цикла съемки. Различные варианты этих режимов устанавливаются по команде с Земли.

ТЕЛЕВИЗИОННЫЕ СИСТЕМЫ

    При включении программы "Съемка" пленка, находящаяся в подающей кассете, с помощью ведущего вала начинает перематываться в приемную кассету, неэкспонированный участок пленки поступает на стол механизма прижима пленки фотокамеры, где он с помощью затвора экспонируется через объектив, выравнивающее стекло и светофильтры.
    После съемки одного цикла пленка автоматически перегоняется в такое положение, при котором первые кадры цикла устанавливаются перед капсулой обрабатывающего устройства блока химико-фотографической обработки.
    В соответствии с выбранной скоростью обработки производится ее проявление и стабилизация. В процессе обработки пленка сушится на нагретом барабане и после окончания процесса автоматически устанавливается таким образом, чтобы начало первого кадра снятого цикла находилось против фильмового окна, через которое производится считывание изображения в устройстве передачи изображения. Считывание изображения может производиться в различных режимах по скорости передачи и четкости. Необходимые режимы устанавливаются по командам.
    В ФТУ используется короткофокусный объектив "Вега-ЗМСА" (широкий угол обзора) и длиннофокусный зеркально-линзовый объектив "Зуфар-2СА". Револьверный механизм широкоугольного ФТУ снабжен четырьмя светофильтрами: красным, зеленым, синим и оранжевым. Перед длиннофокусным объективом постоянно установлен оранжевый светофильтр. Кратности фильтров выбраны с учетом спектральных характеристик используемой пленки, оптических элементов и усредненной спектральной характеристики поверхности Марса.
    Револьверный механизм может работать в различных режимах. В первом режиме цветные фильтры автоматически последовательно меняются с каждым срабатыванием затвора. При этом ячейка с оранжевым фильтром пропускается. Во втором режиме револьверный механизм неподвижен и устанавливается в положение, когда перед объективом красный или оранжевый светофильтр. Последний целесообразно использовать главным образом в том случае, когда необходимо увеличить чувствительность ФТУ (практически такой необходимости не было).
    Съемка производится на специальную неперфорированную фотопленку шириной 25,4 мм. Размер кадра 23x22,5 мм ограничивается рамкой, встроенной в шторный затвор, обеспечивающий автоматически чередующиеся выдержки: 1/50 и 1/150. На время экспонирования пленка останавливается, и подвижный стол с помощью соленоида прижимает ее к выравнивающему стеклу.
    Использование двух выдержек при большом перекрытии кадров, которое получается в основном режиме съемки, позволяет отказаться от автоматического экспонометра и тем самым упростить конструкцию ФТУ. В то же время при покадровой смене светофильтров определенно ухудшаются условия для синтеза цветных изображений.
    Блок химико-фотографической обработки ФТУ обеспечивает проявление и сушку экспонированных участков пленки. Этот блок, по существу, представляет собой систему, состоящую из следующих частей: собственно обрабатывающего устройства, эластичных камер для обрабатывающих растворов и осушителя, которые связаны между собой гидравлическими и пневматическими каналами и элементами автоматики.
    Считывание изображения, полученного на пленке, производится путем просвечивания ее световым пучком, который отклоняется с помощью оптико-механического устройства. Это устройство производит построчную развертку изображения, строки располагаются поперек пленки. Кадровая развертка происходит за счет перемещения пленки.
    Помимо основного режима передачи изображения с номинальной четкостью 1000 строк в кадре имеются также режимы передачи с четкостью 2000, 250 и 64 строки. Последние используются для грубого просмотра и быстрой оценки полученных снимков.


    Фотопленка и видикон, которые практически возможно было применить для съемки Марса, имеют спектральную чувствительность, ограниченную видимым диапазоном световых волн. Для съемки в ближнем инфракрасном участке спектра необходимо использовать другой тип телевизионной системы. Наиболее простым в данном случае было применение оптико-механического сканирующего устройства (ОМС), или, иначе, сканера. В ОМС с помощью собирающей оптической системы с малым мгновенным углом зрения просматривается (сканируется) путем механического перемещения оптических элементов определенный участок поверхности объекта по одной координате. Сканирование по другой координате производится за счет движения спутника, хорошо ориентированного в пространстве и относительно планеты. При этом ОМС обеспечивают передачу панорамного изображения поверхности планеты. Панорамные-ОМС в различных конструктивных вариантах использовались ранее на КА для исследования Луны. Они отличаются малым весом, высоким качеством изображения, возможностью использовать в них свето-приемник, чувствительный к ближней инфракрасной области спектра, в данном случае - фотоэлектронный умножитель (ФЭУ). ОМС, обеспечивая глобальный обзор планеты вдоль трассы движения спутника, создают непрерывное панорамное изображение, не расчлененное на отдельные кадры. Тем самым исключаются потери на яркостную и геометрическую нестыковку отдельных кадров, неизбежную для рассмотренных выше покадровых телевизионных систем. При этом особенно важным представляется возможность сохранения малоконтрастных протяженных деталей.
    В ОМС, однако, трудно обеспечить высокое разрешение на поверхности, и сложность геометрической проекции панорамного изображения сильно затрудняет его топографическую обработку.
    На каждой станции вне герметичного контейнера было установлено по два однострочных ОМС, работающих в оранжевом (1), красном (2) и красно-инфракрасном (3) спектральных диапазонах. Сканирование производилось перпендикулярно направлению полета, панорамная развертка осуществлялась за счет движения по орбите самой станции, жестко ориентированной в пространстве.

Оптико-механические сканеры

ТЕЛЕВИЗИОННЫЕ СИСТЕМЫ

    Принцип действия ОМС: поток излучения собирается объективом в фокальной плоскости, где размещена вырезающая диафрагма. Сканирование осуществляется с помощью зеркала, приводимого в движение кулачковым механизмом. В качестве светоприемника используются фотоэлектронные умножители, работающие в сочетании с соответствующими светофильтрами. Поскольку яркость наблюдаемой поверхности от лимба до терминатора изменяется в широких пределах, в камерах используется автоматическая регулировка чувствительности (АРЧ), которая обеспечивает постоянство сигнала на выходе, сужение его динамического диапазона, что существенно облегчает его регистрацию на бортовых аналоговых ЗУ и прием изображений на Земле. Работа системы АРЧ контролируется по телеметрическому каналу. Основные характеристики сканеров:

    - скорость сканирования 4 стр/с
    - угол сканирования 30њ
    - угловое разрешение 7,2'
    - фокусное расстояние объектива 12 мм
    - относительное отверстие 1:2
    - диапазон передаваемых плотностей 0-1
    - потребляемая мощность 5 Вт
    - масса 1,4 кг

    На каждой станции было установлено по два ОМС. ОМС имели постоянные, но отличающиеся но характеристикам светофильтры. Они обеспечивали максимальное разрешение порядка нескольких километров. Аппаратура устанавливалась таким образом, чтобы оси визирования обоих ФТУ и одного из ОМС были параллельны и совпадали с направлением осей других научных приборов. Ось визирования второго сканера в расчете на получение дополнительной геометрической и фотометрической информации развернута на 30њ (см. рис).

ТЕЛЕВИЗИОННЫЕ СИСТЕМЫ

    ИТОГИ:

    С помощью аппарата "Марс-4" был проведен один сеанс съемки с ФТУ и переданы две панорамы с ОМС при пролете мимо планеты. Съемка велась широкоугольным ФТУ через красный светофильтр с темпом 35 с/кадр и чередующимися выдержками 1/50 и 1/150 с. Полученные в результате фотографирования 12 кадров были переданы в просмотровом режиме (четкость разложения 250x250 и в режиме с номинальной четкостью 1000x1000).
    С помощью спутника "Марс-5" было передано четыре панорамы и произведено пять сеансов съемки. В четырех сеансах съемка велась обоими ФТУ. В сеансе 21.11 1974 г. включалось только широкоугольное ФТУ. Во всех сеансах, за исключением первого, использовался темп съемки 30 с/кадр. В первом сеансе использовался темп 120 с/кадр. Передача изображения с номинальной и максимальной четкостью со станции "Марс-5" производилась выборочно. Учитывая рассмотренные ранее особенности Марса как объекта съемки, для быстрой визуальной оценки качества изображения и повышения эффективности управления процессом передачи была разработана аппаратура оперативной наземной обработки снммков, построенная на основе аналоговых методов. Аппаратура позволяла улучшить равномерность фона и затем повысить контрастность. После этих операций, которые производились в электрическом канале в темпе приема, снимки с ФТУ регистрировались на фототелеграфных устройствах открытой и закрытой записи.