Các phi hành gia đã quay lại cảnh hạ cánh xuống Mặt Trăng thế nào?

Khoa Học

Hạ cánh trên mặt trăng được cho là thành tựu lớn nhất trong lịch sử loài người, nhưng cách các phi hành gia kỳ công quay lại những thước phim cũng là một kỳ quan công nghệ. Hãy cùng tìm hiểu các phi hành gia đã quay lại cảnh hạ cánh xuống Mặt Trăng thế nào?

Trong số ra tháng 7 năm 1969 của tạp chí Cơ học phổ biến , được phát hành ngay trước khi Neil Armstrong và Buzz Aldrin bước lên bề mặt Mặt Trăng, các biên tập viên của chúng tôi đã sớm được xem trước cách mà phi thuyền Apollo lịch sử đưa hình ảnh đến với mọi người. Dưới đây là bài báo được thuật lại để giải thích về thiết lập Moon-to-TV, đáng chú ý như cách đây 50 năm.

Di chuyển một cách thận trọng, phi hành gia đội mũ bảo hiểm cồng kềnh bước xuống thang một lúc. Anh ta bước đến nấc thang cuối cùng, khoảng 18 inch so với mặt đất và dừng lại trong một phút. Sau đó, anh ta hạ thấp đôi chân nặng nề từng bước một cho đến khi chạm vào đất Mặt Trăng, người đàn ông đầu tiên trong lịch sử bước những bước khổng lồ trên Mặt Trăng như thế đó.

Cảnh quay đó sẽ được xem trên TV ở các ngôi nhà trên khắp nước Mỹ và ở nhiều vùng đất khác nếu các phi hành gia của chúng ta tuân theo kịch bản của Apollo 11 và nếu không có con quái vật ngoài hành tinh nào chen vào phá hoại hành động giữa từ lúc tàu vũ trụ được phóng tại Trung tâm vũ trụ Kennedy và cho đến khi nó lên đến Mặt Trăng.

Khả năng gửi lại hình ảnh TV rõ ràng từ không gian đã được thể hiện ấn tượng trong nhiệm vụ Apollo 8. Điểm nổi bật nhất đến từ đêm Giáng sinh năm 1968, khi Frank Borman, Jim Lovell, và Bill Anders gửi lời chúc mừng với khoảng cách 230.000 dặm từ tàu vũ trụ đến Trái Đất. Người xem đã rất ngạc nhiên và có lẽ hơi bối rối. Họ có thể đã tự hỏi làm thế nào mà các chương trình địa phương và một máy phát tín hiệu nhỏ bé của các phi hành gia có thể phát và thu sóng tốt như thế?

Bốn thành tựu công nghệ đã đóng góp cho điều kì diệu này. Ngoài tất cả những thành công khiến chuyến bay trở nên khả thi, việc trực tiếp quá trình hạ cánh đã biến thành hiện thực, dù rằng trước đó, đây là điều mà nhiều kỹ thuật viên của NASA lo ngại có thể là một thất bại đáng thất vọng. 

Đầu tiên trong số này là một máy ảnh truyền hình RCA nhỏ đến mức chỉ nặng 4,5 pound. Được lấp đầy bởi hàng ngàn các mạch tích hợp, mỗi cái nhỏ hơn đầu máy nhưng có khả năng hoạt động mạnh mẽ mà nếu là công nghệ của vài năm trước sẽ phải cần vài pound mạch ống chân không mới đáp ứng nổi. Dụng cụ nhỏ bé này đã trở thành con mắt không gian cho nhiều người xem hơn bao giờ hết đối với một cảnh quay được phục vụ bởi một camera TV.

Một yếu tố khác, có lẽ còn quan trọng hơn, là một ăng-ten có mức tăng cao mới trên tàu Apollo 8. Được nhét vào bên cạnh tàu vũ trụ trong lúc nhấc lên, ăng-ten bật vào vị trí theo lệnh và chuyển bốn đĩa có thể điều khiển 30 inch của nó về phía trái đất, giờ chỉ là một quả bóng rổ trong không gian, và bắt đầu tuôn ra các đường truyền băng tần S của nó.

Điều này mang lại sự cổ vũ từ những người trở lại tại Mission Control.

Trong chân không vũ trụ, sóng vô tuyến và các dạng năng lượng điện từ khác chiếu thẳng qua các lỗ rỗng. Không có ngọn đồi nào làm chệch hướng chúng hoặc đá kim loại để hấp thụ chúng như trên Trái đất. Các tín hiệu rời Apollo 8 với cường độ 20 watt và chỉ giảm nhẹ khi đến Trái Đất.

Ở đó, yếu tố quan trọng thứ ba xuất hiện – ăng-ten thu băng tần S dài 85 feet cách nhau 120 độ trên toàn cầu để ít nhất một trong số chúng đặt Mặt Trăng trong “tầm nhìn” mọi lúc. Các ăng-ten lớn được đặt tại Goldstone, Calif, Canberra, Úc và Madrid.

Yêu cầu xử lý tín hiệu TV của Apollo 8. Ở đây trên Trái đất, vị trí TV nhấp nháy trên màn hình của chúng tôi với tốc độ 30 khung hình mỗi giây, 60 trường mỗi giây, bao phủ 525 dòng mỗi lần. Điều này làm cho xem nhấp nháy, sắc nét. Nhưng một chế độ hoạt động như vậy đòi hỏi thiết bị nặng, công suất cao.

Hệ thống camera RCA được thiết kế cho Apollo 8 chỉ tạo ra 10 khung hình mỗi giây, chỉ được tạo thành từ 320 dòng, không rõ ràng, cũng không sắc nét như TV thương mại và dễ bị giật khi các phi hành gia hoặc máy ảnh di chuyển quá nhanh. Đó là, tuy nhiên, có thể xem được.

Hệ thống Apollo TV và hệ thống thương mại không tương thích điện tử. Đó là, người ta không thể đơn giản là cắm vào người khác mà không làm hỏng hình ảnh.

RCA đã giải quyết vấn đề này với chuyển đổi quét trên thiết bị của Google. Một máy ảnh vidicon thương mại đã được thiết lập trước một màn hình quét chậm, đầu ra của nó được liên kết với một máy ghi đĩa từ tính (cùng loại được sử dụng cho các trò chơi bóng đá dừng chuyển động của Drake). Đầu ghi đĩa đã thực hiện thủ thuật bằng cách lặp lại các hình ảnh Apollo 10 khung hình mỗi giây đủ để tạo ra 60 trường cần thiết cho TV thương mại. Đối với mỗi giây phát sóng, có những thay đổi về hình ảnh; những người khác đã lặp lại.

Thiết bị chuyển đổi quét đã được cài đặt tại Goldstone và Madrid.Goldstone đã gửi tín hiệu chuyển đổi thông qua các kênh cáp đồng trục thông thường đến Mission Control ở Houston. Từ đó các chương trình phát sóng được phân phối thông qua các kênh thông thường trên khắp Hoa Kỳ.

Ở Tây Ban Nha, một hoạt động tương tự đã được thực hiện. Hình ảnh chuyển đổi được gửi bằng cáp đồng trục đến London để phân phối đến tất cả châu Âu và châu Á.

Nhưng Apollo 8 thực sự chỉ là một khởi đầu. Apollo 9 gầm lên quỹ đạo Trái đất với các thiết bị truyền hình thậm chí còn tinh vi hơn. Máy ảnh trên Apollo 9, dự kiến ​​sẽ được sử dụng sau này trong cuộc đổ bộ mặt trăng thực tế, được thiết kế để hoạt động cả dưới ánh sáng mặt trời và trong bóng tối gần như hoàn toàn của đêm trăng.

Chìa khóa cho khả năng này là một ống dẫn điện tử thứ cấp (SEC) được phát minh bởi các nhà khoa học tại Phòng thí nghiệm nghiên cứu Westinghouse ở Pittsburgh và được lắp đặt trong máy ảnh 7,25 pound.Các ống SEC chuyển đổi ánh sáng thành tín hiệu điện sau đó được khuếch đại hàng trăm lần trước khi được chuyển đổi trở lại thành hình ảnh có thể nhìn thấy. Theo thuật ngữ khoa học, máy ảnh Westinghouse có phạm vi ánh sáng từ 0,007 đến 12,600 chân đèn. Trên mặt trăng, điều đó có nghĩa là từ ánh nắng mặt trời rực rỡ đến ánh sáng mặt trời mờ.

Mặc dù công dụng chính của máy ảnh sẽ là cho phép chúng ta quan sát từ Trái đất khi các phi hành gia đi bộ trên bề mặt mặt trăng, nó cũng có thể được sử dụng cho các mục đích khoa học. Tốc độ quét chậm, chi tiết 58 khung hình / giây sẽ truyền các chế độ xem mặt trăng đến Trái đất với độ phân giải 1280 dòng. Điều đó tiếp cận chất lượng liên quan đến hệ thống máy ảnh chụp ảnh tiêu chuẩn.

Các sứ mệnh Apollo đã chứng minh một cách đáng kinh ngạc rằng những ngày cô đơn trong không gian đã kết thúc. Nhờ có TV, giờ đây chúng ta là tất cả những người du hành không gian.

Theo Popular Mechanics Editors