I sistemi televisivi dell’Apollo (3)

Lo Slow-Scan Converter

Lo Slow-Scan Converter
La televisione in bianco e nero, come abbiamo visto venne scelta per trasmettere le prime imagine dallo spazio per la sue semplicità e per la ridotta ampiezza di banda richiesta, soprattutto nel caso di utilizzo di un sistema di typo slow-scan. Le missioni Apollo 7 e Apollo 8 (e in seguito anche Apollo 9 e Apollo 11) utilizzarono una telecamera da 10 frame al secondo da 320 linee ciascuno occupando una larghezza di banda pari a 0.4 MHz (ben lontani dai 5 MHz richiesti da un segnale televisivo a colori normale). Il tubo di ripresa, utilizzato nella telecamera per convertire in elettricità la luce emessa da un’immagine ottica che entra nell’obiettivo in modo tale che l’elettricità prodotta ne rappresenti il video, era un vidicon. Questo tubo era noto per conferire un’aura spettrale alle immagini in movimento.

Le immagini riprese con queste telecamere una volta giunte sulla Terra andavano convertite poichè non erano compatibili con gli standard televisivi come l’NTSC o il PAL.

Ad esempio l’NTSC usato negli Stati Uniti richiedeva 30 frame al secondo di 525 linee interlacciate, ovvero venivano trasmesse prima le linee dispari e poi quelle pari (ognuna di questi insieme di righe era chiamato campo).

Si rese necessario utilizzare un convertitore.

Ed von Renouard, Television technician alla stazione di Honeysuckle di fronte al convertitore RCA

L’RCA scan-converter operava secondo principi di conversione ottica. Le immagini ricevute venivano mostrate su un piccolo monitor in bianco e nero da 10 pollici e una telecamera Vidicon TK22, puntata verso di esso, riprendeva l’immagine al ritmo di un singolo campo ogni sessantesimo di secondo (ogni volta che un frame completo era visibile sul monitor). L’output della telecamera veniva simultaneamente trasmesso e memorizzato su un disco magnetico. Questa registrazione veniva ritrasmessa altre 5 volte; nel mentre il monitor veniva riempito dal frame successivo in arrivo dallo spazio; il monitor era del tipo a lunga persistenza e con l’aiuto di alcuni circuiti poteva compensare l’eventuale perdita di luminosità tra la parte alta e quella bassa del frame in costruzione. Utilizzando il frame registrato veniva prodotto un segnale da 30 frame al secondo (ovvero 60 campi interlacciati) compatibile con lo standard televisivo. Il fatto che i campi fossero delle copie (e non un vero segnale ‘live’) e un certo ritardo dovuto alla ripresa con la seconda telecamera si sommarono per creare l’effetto ‘spettrale’ delle immagini.

Lo schema dello Slow Scan Converter

Proseguendo la storia delle missioni, Apollo 10 fu la prima missione ad utilizzare, all’interno del CSM, una nuova telecamera a colori realizzata dalla Westinghouse. L’equipaggio fu in grado di mostrare poco dopo la Translunar Injection ai telespettatori la manovra di TD & E da un punto di osservazione privilegiato. Fu mostrato l’aggancio con il LM e, dopo la separazione, il terzo stadio S-IVB ormai quasi vuoto. Seguirono altre riprese della vita a bordo (sulla falsariga di quelle prodotte dalle missioni precedenti). Una volta in orbita lunare gli spettatori poterono ammirare la superficie lunare; nei primi 4 giorni della missione vennero trasmesse quasi 3 ore di immagini, più di quanto pianificato per l’intera missione. L’efficacia comunicativa unita all’entusiasmo dell’equipaggio garantì la presenza della Westinghouse a colori anche a bordo del CSM di Apollo 11.

Stafford e Young durante Apollo 10

La traiettoria di Apollo 11 verso la Luna fu così accurata da richiedere una sola correzione, una breve accensione dei motori di meno di 3 secondi tali da modificare la velocità dello stack di soli 6 m/s. Non avendo molto da fare l’equipaggio fu in grado di spendere del tempo a descrivere ciò di cui erano testimoni e, attraverso la Westinghouse, a condividere la loro visuale e la loro vita col mondo intero all’ascolto. La telecamera funzionò bene ad eccezione di un piccolo inconveniente: nelle riprese dell’interno del CSM, con le luci soffuse, erano visibili due bande orizzontali nell’immagine (un problema accentuato dalla correzione automatica della luminosità fatta dalla telecamera). I tecnici Westnghouse esaminarono la telecamera dopo il rientro sulla Terra, riscontrarono un problema ad uno dei circuiti di controllo della color wheel (vedi sotto), problema che venne risolto negli esemplari utilizzati nelle missioni successive.

Una delle riprese migliori fu quella dell’ingresso di Aldrin nel LM, il suo adattarsi al nuovo ambiente, verificare il funzionamento dei sistemi e ripulire i vetri dalla condensa che si era formata nel corso del volo translunare.

La telecamera a color Westinghouse (con Snoopy, la mascotte di Apollo 10)

Westinghouse Field Sequential Color Camera
Un sistema a colori con campi sequenziali è un sistema televisivo in cui l’informazione, scomposta nei colori primari, viene trasmessa in immagini sequenziali (una per ognuno dei colori) e si affida alla capacità visiva umana di fondere insieme queste immagini per ricostruire l’informazione originale. Il sistema venne ideato dal Dr. Peter Goldmark per la CBS e venne mostrato per la prima volta alla stampa il 4 Settembre 1940 e al pubblico il 12 Gennaio 1950. Si basava su un disco dotato di filtri colorati (color-wheel), che ruotava a 1440 giri al minuto catturando le immagini rosse, verdi e blu in sequenza.

Gli ingegneri della Westinghouse iniziarono a lavorare ad una telecamera a colori per le missioni spaziali nel 1968. Una telecamera in formato NTSC era impraticabile, per i motivi dovuti alle limitazioni di banda già visti in precedenza ma anche per le dimensioni. Ricordate nei vecchi film o telefilm quelle enormi telecamere con 2 o 3 obiettivi? Ecco quella era una telecamera NTSN. Un filino ingombrante per l’interno delle capsule Apollo! Per non parlare dei limiti di affidabilità dell’elettronica utilizzata se esposta alle condizioni ambientali di un viaggio verso la Luna. Ma una telecamera del tipo a campi sequenziali era molto meno complicata ed era possibile crearne una versione di ridotte dimensioni da utilizzare a mano. Per facilitare le riprese venne anche prodotto un piccolo monitor in bianco e nero da collegare alla telecamera per essere utilizzato come mirino. Per ridurre i tempi di sviluppo la Westinghouse decise di servirsi di una micro-TV commercializzata da un produttore giapponese. Entrambi gli apparecchi furono pronti all’inizio del 1969 in tempo per essere sfruttato con profitto da Apollo 10 e da Apollo 11 per le riprese a bordo del CSM. Per la EVA di Apollo 11 venne preparata una diversa telecamera (che vedremo la settimana prossima).

La Westinghouse disassemblata

Il problema principale dell’utilizzo di questa telecamera era l’incompatibilità con il formato NTSC. Anche in questo caso si rese necessaria da parte degli ingegneri della Westinghouse l’invenzione di un processo di conversione.

Apollo Color Television Signal Handling
Le the stazioni primary della MSFN, in Australia, California e Spain, ricevevano il flusso sequenziale di immagini a colori senza convertirle e, utilizzando l’RCA Slow Scan Converter, i video non convertiti venivano trasmessi a Houston via satellite.

Il flusso sequenziale di immagini nei singoli colori veniva convertito in segnale NTSC da un ingegnoso sistema che utilizzava due video registratori a nastro (VTR, Video Tape Recorder) e tre dispositivi di archiviazione video ad alta velocità che usavano dischi magnetici.

Il segnale video veniva registrato sul primo VTR, che era sincronizzato con il segnale in ingresso. Da qui il nastro veniva trasferito sul secondo VTR (sincronizzato con il segnale NTSC standard) e riprodotto. Ciascuno dei campi sequenziali rosso, verde e blu veniva memorizzato su un diverso dispositivo di archiviazione.

La conversione in segnale televisivo NTSC a colori

I dispositivi, mentre continuavano a registrare, riproducevano ciascun frame 3 volte mentre attendevano che venisse ricevuto il frame per gli altri due colori. Il risultato era un segnale in cui i tre canali separati rosso, verde e blu venivano aggiornati 20 volte al secondo (invece dei canonici 60 del segnale TV standard). Il passo finale era utilizzare un dispositivo chiamato NTSC Matrix Encoder che combinava i tre segnali e li sincronizzava con lo standard NTSC. L’unico ritardo introdotto nel segnale era dovuto al passaggio del nastro da VTR di registrazione a quello di riproduzione.

La prossima settimana faremo un piccolo passo indietro per raccontare qualcosa della prima telecamera sulla Luna, la Westinghouse in bianco e nero (usata per riprendere la EVA di Apollo 11). E un piccolo passo avanti per vedere come la Westinghouse a colori venne adattata per lavorare sulla superficie lunare.

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