I sistemi televisivi dell’Apollo (4)

La telecamera B&N della Westinghouse

Apollo Lunar Surface Camera

Avvicinandosi il momento del primo allunaggio, vennero rivisti i requisiti del sistema televisivo dell’Apollo per garantire una buona resa durante le EVA. Questa revisione portò allo sviluppo di una seconda generazione di telecamere dotate di due modalità di ripresa: una per garantire la massima risoluzione (per motivi scientifici) e una per garantire riprese in movimento di qualità accettabile. Trattandosi di equipaggiamento destinato ad un volo spaziale anche i requisiti di peso e dimensioni erano stringenti. Inoltre occorreva considerare il fattore umano: gli astronauti avrebbero dovuto usare questa telecamera imbacuccati nella loro tuta.

La facilità nel maneggiarla, tenerla, puntarla, nel cambiare le ottiche, connetterla e disconnetterla, riporre e trasportare senza pericolo di danneggiare la tuta posero molti vincoli alla progettazione. Alla fine tutti i vincoli vennero rispettati e agli astronauti vennero richieste solo le operazioni di cambio lente e di selezione della modalità di ripresa (tutto il resto veniva gestito in automatico).

Questa telecamera venne sviluppata utilizzando uno speciale sensore per le immagini molto sensibile in condizioni di bassa luminosità. Il sensore era stato sviluppato dalla Westinghouse per il Dipartimento della Difesa americano per essere utilizzato in Vietnam sui velivoli da ricognizione per ispezionare la giungla alla ricerca del nemico o di eventuali piloti abbattuti. Si trattava di un tubo di ripresa molto sensibile nato dall’accoppiamento di un intensificatore di luce a guadagno variabile con un sensore basato sulla tecnologia Secondary Electron Conduction (SEC). La sua caratteristica era di riuscire a riprendere oggetti in movimento a bassi livelli di luminosità senza gli aloni caratteristici di altre tecnologie come i tubi vidicon.

Lo schema del tubo di ripresa SEC della telecamera

Il tubo SEC era all’inizio del suo sviluppo quando venne scelto dalla NASA come base per la sua telecamere. Il responsabile era il Dr. Gerhard Götze della divisione Westinghouse Tube di Elmira, NY). La telecamera fu pronta per essere testata da Apollo 9 (venne posizionata subito fuori dal portello del LM e riprese la EVA di Schweickart) e poi utilizzata da Apollo 11.

La Westinghouse fece un uso molto esteso di microcircuiti integrati contenere le dimensioni e il peso della telecamera senza perdere in affidabilità. Tra i 43 circuiti integrati usati, se ne contavano 24 tipi differenti e 19 di essi vennero realizzati ad hoc per la telecamera.

La telecamera venne dotata di due modalità di ripresa: a quella già descritta a 10 frame al secondo per 320 linee (per le riprese in movimento) venne affiancata una modalità a risoluzione più alta, 1280 linee ma con un frame rate di soli 0.625 frame al secondo (meno di un frame al secondo).

Per ottenere le migliori riprese possibili nelle diverse condizioni, la telecamera era dotata di 4 obiettivi intercambiabili, che potevano essere sostituite anche dall’astronauta con indosso la tuta e quindi i guanti da EVA. Le lenti per riprese ‘notturne’ erano tutte tarate sulla massima apertura possibile per catturare il massimo della luce disponibile. Per compensare invece l’eccessiva luce catturata in condizioni ‘diurne’, le lenti specifiche erano dotate di filtri neutri.

Le immagini televisive di Armstrong che scendeva la scaletta del Lunar Module vennero trasmesse attraverso l’antenna orientabile ad alto guadagno del lander. Il piano prevedeva l’installazione nel corso della EVA di una antenna S-Band per trasmettere un segnale più potente ma dato che in quel momento l’antenna da 64 metri di Goldstone era perfettamente allineata con il luogo di allunaggio si decise di soprassedere (l’antenna S-band venne poi utilizzata da Apollo 12).

Armstrong e Aldrin scoprono la targa sulla zampa del LM (immagine prima della conversione al formato NTSC)

La stessa immagine dope la conversione (in formato NTSC)

Perché le immagini di Apollo 11 sono così scure? I tubi di ripresa delle telecamere televisive di quegli anni produceva un segnale in uscita proporzionale alla luce che colpiva la superficie del sensore. Invece l’output del tubo catodico delle TV NON lo era. Per questo motivo le telecamere avevano un circuito di correzione applicato al segnale del tubo di ripresa (Gamma correction circuit). Questo circuito non era presente nella telecamera Westinghouse: gli ingegneri avevano deciso che, visto l’uso prettamente scientifico che si sarebbe fatto delle immagini, era meglio preservare l’output lineare (chiamato Gamma 1.0 Mode) del SEC Tube. A causa di questo i toni medi delle scene riprese risultavano decisamente più scuri di quelli che si sarebbero visti dalle riprese di una telecamera con correzione Gamma.

Le telecamere vennero testate in maniera molto dura e non ultima passarono attraverso un test di simulazione della superficie lunare in una grande camera a vuoto. La camera era dotata anche di un “simulatore solare” per replicare le condizioni diurne della Luna. Dopo aver passato con successo le verifiche in condizioni pari a quelle che le telecamere avrebbero affrontato, i test proseguirono in condizioni ancora peggiori per verificare i margini di sicurezza dell’equipaggiamento.

La Slow Scan non venne più utilizzata dopo Apollo 11. Ma venne portata a bordo di Apollo 13 ed Apollo 14 nel caso in cui la nuova Westinghouse a colori (vedi sotto) non avesse funzionato. Ma le riprese effettuate con essa in quella missione ci accompagneranno per sempre, fin quando qualcuno avrà interesse a rivedere le immagini della prima volta dell’uomo su un altro corpo celeste.

La Lunar Color Camera (Apollo 12)

Westinghouse Lunar Color Camera

Dopo i brillanti risultati nell’utilizzo della telecamera Westinghouse a colori durante Apollo 10 e Apollo 11 sul CSM, la NASA decise di utilizzarla anche per riprendere l’attività sulla Luna a partire da Apollo 12. La Westinghouse modificò la telecamera per adattarla alle diverse e più avverse condizioni ambientali. Tra le modifiche apportate la colorazione bianca della superficie esterna dell’involucro (per il controllo termico), la sostituzione di alcuni ingranaggi della color-wheel di plastica con analoghi ingranaggi di metallo, la creazione di percorsi di smaltimento del calore generato all’interno e l’utilizzo di uno speciale lubrificante per le parti in movimento.

Come avvenuto per Apollo 11, la telecamera venne posizionata all’interno del MESA in posizione tale da poter riprendere gli astronauti mentre scendevano sulla superficie all’inizio della prima EVA.

All’inizio la telecamera si comportò come atteso, inviando le immagini alla stazione di Goldstone. Qui il segnale veniva processato per cercare di eliminare il disturbo provocato dalla vicinanza della portante del segnale audio a quella video all’interno della banda del segnale trasmesso.

In seguito (GET 115:58) Alan Bean rimosse la copertura termica messa a protezione della telecamera e la posizionò su un cavalletto dove sarebbe rimasta per il resto della missione. Sfortunatamente nel farlo puntò l’obiettivo direttamente verso il sole. La telecamera ne rimase danneggiata e non riuscì più a trasmettere immagini utilizzabili nonostante gli sforzi del personale a terra e degli astronauti (non ultime alcune martellate assestate dallo stesso Bean!). La telecamera venne riportata a terra ed analizzata dai tecnici della Westinghouse.

Le missioni Apollo 12, Apollo 13 e Apollo 14 sfruttarono la Westinghouse a colori. Nelle successive 3 missioni venne portata sulla Luna come backup della GCTA, la telecamera montata sul LRV. Ma non venne più utilizzata.

Appuntamento alla prossima puntata proprio per parlare della GCTA.

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