В следующий раз, когда астронавты высадятся на Луну, мы будем смотреть его в высоком разрешении. Передача будет цветной, цифровой и со скоростью до 60 кадров в секунду. Качество видеотрансляции будет выше, чем во время миссий "Аполлон", но видеопрофессионалы по-прежнему будут сталкиваться со сложными лунными ограничениями, такими как пропускная способность, задержки сигнала, лунный свет и вездесущая пыль.
Спустя полвека после того, как человечество впервые ступило на поверхность Луны, специалисты по космической связи готовят наилучший репортаж об этом эпохальном событии. Оставив позади культовые зернистые кадры 1960-х годов, мы делаем высокие ставки как для достижения научных целей, так и для удовлетворения потребностей аудитории, жаждущей изображений.
ЕКА и Германский аэрокосмический центр (DLR) провели имитацию лунной прогулки с реалистичным освещением Луны на объекте LUNA в Германии. Космические агентства будут использовать снимки, сделанные во время репетиции, в качестве справочных материалов для будущих операций на поверхности Луны.
На кадрах запечатлено, как астронавты покидают посадочный модуль, исследуют Луну и даже делают селфи на Луне, чтобы запечатлеть отражение на забрале шлема астронавта. Специалисты по съемке сделали как статичные, так и очень динамичные снимки, на которых астронавты и камеры находятся в постоянном движении.
Это упражнение не было направлено на создание поддельных лунных кадров. Команда работала над созданием реалистичных тестовых роликов, начиная от простых сцен и заканчивая сценами с большим количеством движения, или "кодировщиками-убийцами", которые позволят свести к минимуму использование полосы пропускания при передаче лунных изображений.
Стандарты космических изображений
Космические агентства и компании используют изображения, чтобы поделиться с общественностью своими достижениями в области исследований. Большинство видеозаписей запусков, Международной космической станции и дальнего космоса сжимаются перед сохранением или передачей на Землю.
Для обеспечения качества и совместимости эксперты из 28 стран принимают участие в работе Консультативного комитета по системам космических данных (CCSDS), чтобы обсудить различные типы кодирования и передачи, среди прочего, для обеспечения качества видео и обработки данных из космоса.
Эта многонациональная команда решает проблемы, связанные с получением высококачественных изображений из-за ограниченной полосы пропускания, доступной с Луны. Общий справочник помогает ученым, инженерам и специалистам по съемке знать, чего ожидать до запуска ракеты.
"Эти усилия должны помочь агентствам и компаниям создать основу для видеоприложений и оборудования. Мероприятия по улучшению качества видео направлены не только на снимки Луны, но и на все космические передачи", - говорит Фальк Шиффнер, представитель DLR в команде CCSDS по созданию изображений движения и прикладных программ.
Европейская Луна на Земле
Комплекс "ЛУНА" обеспечивает реалистичные лунные условия для тестирования оборудования и процедур перед началом реальных полетов.
Мелани Коуэн, представитель ЕКА в Рабочей группе CCSDS по созданию изображений движения и их применению, обладающая более чем двадцатилетним опытом в обработке и редактировании космических кадров, была в восторге, когда впервые ступила на европейскую Луну на Земле.
"Я получила представление о том, на что это может быть похоже на Луне. Невозможно приблизиться к реальности. Снимать и фотографировать в этой сюрреалистической обстановке было особенным и захватывающим опытом", - говорит она.
Пыль, свет, действие
Мелани надела защитную одежду, чтобы предотвратить попадание пыли на одежду и волосы и избежать ее вдыхания. Лунная пыль представляет собой одну из самых серьезных проблем при съемках. При каждом шаге по "лунному полю" частички пыли поднимаются в воздух и искажают изображение.
В сценах нужно было избегать стен, кабелей и занавесок — тестовые ролики должны были быть как можно более похожими на Луну.
Команда провела время, тестируя ракурсы съемки, движения и освещение. "Мы испробовали различные имитаторы солнца и техники, чтобы воспроизвести солнечное освещение на Луне. Мы исследовали влияние теней от скал и внутри кратеров", - говорит Мелани.
"Первые тесты показали, что HDR-видео будет передавать больше деталей в затененных областях на поверхности Луны", - добавляет она.
Проблемы лунного вещания
Отправлять видео с Луны не так просто, как загружать его на YouTube. Основными ограничениями при передаче с Луны являются размеры и энергопотребление. Лунное оборудование должно быть легким, энергоэффективным и устойчивым к экстремальным перепадам температур.
Даже если у нас есть возможность осуществлять передачу данных на Землю и с Земли в широком диапазоне частот, размер и вес передатчиков делают их непрактичными для полетов.
В миссиях "Аполлон" использовались микроволновые частоты, для передачи сигналов на Луну требовалась мощность 20 000 Вт. Командный и лунный модули космического корабля имели небольшие антенны и небольшой передатчик мощностью всего 20 Вт. Чтобы компенсировать это, большие антенны сети Deep Space Network на Земле последовали за полетом на Луну.
Еще одной проблемой является задержка сигнала. Радиосигналу требуется 1,3 секунды, чтобы добраться от Луны до Земли.
Программа ЕКА "Лунный свет" направлена на вывод на окололунную орбиту группировки из пяти лунных спутников, один из которых предназначен для высокоскоростной передачи данных. Эта группировка улучшит связь между Луной и Землей.
