Международная космическая станция - экологический патруль.
Роль пилотируемых космических  кораблей и орбитальных станций в изучении глобальных изменений Земли

На главную страницу семинара

Тема 1      Исследования с пилотируемых космических кораблей и орбитальных станций - исторический экскурс

Комплексный фотографический эксперимент по съемке Земли из космоса

Аппаратура для фотографирования. Съемки Земли

Фотографическая обработка и характеристики полученных материалов

Одним из основных разделов программы научных исследований на орбитальной станции 'Салют' был комплексный фотографический эксперимент по съемке Земли из космоса. На борту орбитальной станции 'Салют' был размещен большой комплекс стационарной и ручной съемочной аппаратуры нескольких типов, что определило масштабы фотоэксперимента.
Был разработан метод выбора оптимальных параметров фотографирующей системы, основанный на анализе задач съемки, характеристик снимаемых объектов, условий фотографирования, современных возможностей оптики, фотоаппаратуры и фотоматериалов.
Активное участие экипажа станции в выполнении эксперимента значительно повысило его эффективность путем проведения целенаправленного отбора наиболее интересных в научном отношении объектов. Вместе с тем наличие экипажа упростило решение вопросов подготовки бортовой аппаратуры и позволило производить ее перенастройку в полете.
В результате эксперимента выполнена планомерная, высокоинформативная съемка отдельных участков по всему миру.

Траектория движения космической станции 'Салют' на участке съемки аппаратом КФА-21

Наверх

Аппаратура для фотографирования. Съемки Земли

Задача по выбору оптимальных параметров фотографирующей системы для съемки Земли решалась в два этапа. Сначала рассчитывалась система, которая при минимальном фокусном расстоянии объектива обеспечивала заданное разрешение на местности. Затем выбирался реальный объектив с фокусным расстоянием, близким к расчетному. Зависимость разрешающей способности объектива от различных факторов уточнялась экспериментально, причем значения разрешающей способности на местности рассчитывались при всевозможных комбинациях остальных параметров (выдержка, диафрагма, светофильтр, пленка, проявитель, режим проявления). Выбиралась такая комбинация этих параметров, при которой получалось наилучшее разрешение.

Предварительно были также проведены экспериментальные работы по выбору типа пленки для съемки из космоса, направленные на улучшение сенситометрических показателей и расширение диапазона их изменения при условии практического сохранения высокой разрешающей способности. Была выбрана аэрофотопленка 'изопанхром, тип-18', обладающая высокой разрешающей способностью. Пленка обладала высокой разрешающей способностью 420-470 лин/мм, но имела низкую светочувствительность и малую фотографическую (и резольвометрическую) широту, обусловленную высоким коэффициентом контрастности (2,5-3,0); последний почти не регулируется без снижения светочувствительности при обработке в обычных проявителях. В результате проведенных исследований сенситометрических характеристик аэропленки (тип-18), достигаемых ею при использовании известных проявляющих растворов, была установлена сравнительно простая возможность регулирования коэффициента контрастности и фотографической широты при понижении исходной светочувствительности фотоматериала. То есть был подобран состав проявляющего раствора, обеспечивающий наилучшие результаты фотохимической обработки фотопленки, и высокое качество получаемых снимков.

Перед фотографической системой, установленной на борту 'Салют-1', была поставлена задача фотографирования земной поверхности с разрешением порядка 20 м и захватом на местности 200 км.

Для съемки поверхности Земли и звезд (что необходимо для привязки снимков) на орбитальной станции 'Салют-1' использовались два комплекта аппаратуры КФА-21 с фокусным расстоянием 210 мм и форматом кадра 13×18 см.

Перед полетом была выполнена фотометрическая и фотограмметрическая калибровка стационарных фотоаппаратов и определено точное положение их координатных осей относительно осей орбитальной станции. Этому предшествовала стабилизация станции на орбите и ее ориентация относительно Земли. Первоначальная фотосъемка в режиме закрутки станции давала перспективные снимки с изображением горизонта Земли, непригодные для географического дешифрирования.

Космонавты могли производить съемку Земли одним или двумя аппаратами, съемку звезд - одним из аппаратов, синхронную съемку звезд - обоими аппаратами, синхронную съемку Земли и звезд.

Для внешних съемок через иллюминаторы и съемок в отсеках станции ручные камеры (Пентакон, Зенит-М). (Примеры снимков)

Для качественного проведения съемок учитывалась информация о метеорологической обстановке. Группа обеспечения последовательно получала семисуточный, трехсуточный и суточный прогнозы погоды в заранее согласованных районах, которые давали возможность уточнять рабочие витки для проведения фотографического эксперимента.
Главная баллистическая группа выдавала необходимые данные по фактической орбите станции: высоты орбиты, географические долготы, время пересечения рабочим витком линии экватора, время прохождения станции над районом съемки и т.п.
Анализируя весь полученный материал, группа обеспечения передавала радиограмму на борт станции, содержащую необходимые данные для проведения сеанса съемки. Экипаж станции готовил аппаратуру к съемке (заряжал кассеты выбранной пленкой, устанавливал диафрагмы, выдержки, светофильтры, интервалы фотографирования) и в соответствии с программой производил съемку участков местности. По окончании сеанса фотографирования на Землю передавались данные о ходе выполнения эксперимента. После завершения программы космических съемок отснятые пленки были доставлены на Землю для фотохимической обработки, подробного анализа всех полученных материалов и проведения многопланового дешифрирования.

Наверх

Фотографическая обработка и характеристики полученных материалов

Съемки Земли с орбитальной станции 'Салют' выполнялись в широком диапазоне освещенностей (высоты Солнца менялись от 10њ до 60њ). Были сфотографированы объекты, весьма различные по своим яркостным характеристикам: от темных (водные поверхности) до очень ярких (облака, снег), от мало контрастных (пустыня, сплошные облака) до очень контрастных (горы со снегом, отдельные облака над водой). Для того чтобы в любом из этих случаев получить негативы высокого качества, необходимо было обеспечить возможность в процессе фотообработки изменять в широких пределах светочувствительность и коэффициент контрастности фотоматериала. Поскольку в то время ни один из действующих отечественных или зарубежных растворов не обеспечивал проявления материалов с требуемым качеством в лаборатории аэрокосмических методов Географического факультета МГУ была разработана рецептура специальных проявляющих растворов и установлены режимы обработки пленки, позволяющие повысить ее светочувствительность и регулировать коэффициент контрастности в широком диапазоне.
Перед началом химико-фотографической обработки отснятой пленки, которую проводил Ю.И. Фивенский в фотолаборатории на 21 этаже Главного здания МГУ на Ленинских горах, по записям в бортовых журналах, синоптическим картам, телевизионным снимкам с метеоспутников и другим материалам были изучены условия съемки (фактическое состояние погоды, прозрачности атмосферы, характеристики фотографируемого ландшафта, условия освещения) и вычислены экспозиции, полученные пленкой в каждом конкретном случае. На этой основе были рассчитаны сенситометрические показатели фотоматериала, необходимые для обеспечения высокого фотографического качества каждого из негативов, и выбраны рецепты проявляющих растворов и режимы проявления.
Полученные снимки обладали высокой для того времени информативностью: при захвате 250-300 км разрешение на местности составило примерно 20 м. Объекты с высокой контрастностью (дороги, лесозащитные полосы, реки и т.п.) разрешаются на снимках при их ширине 6-8 м.

Контактный отпечаток, полученный с пилотируемой орбитальной станции 'Салют' аппаратом КФА-21 14 июня 1971 г. Снимок охватывает территорию, входящую в состав Алтайского края и Семипалатинской области. Цифрами на снимке обозначены: 1 - река Иртыш, 2 - река Алей, 3 - озеро Горькое-Перешеечное, 4 - сосновые бора на песках, 5 - пахотные земли		Фрагмент, выделенный прямоугольником на контактном отпечатке увеличен в 30 раз. Цифрами на нем обозначены: 1 - кварталы одноэтажных домов в рабочем поселке Горняк, 2 -отдельные здания размером 20-30 м, 3 - дороги

Опыт фотографирования земной поверхности с орбитальной станции 'Салют' был широко и всесторонне использован в последующих экспериментах по съемке Земли из космоса.

Наверх

К 1 теме семинара     |     На главную страницу семинара

Интернет-семинары