I sistemi televisivi dell’Apollo (5)

Apollo 12 e l’antenna S-Band

Dopo l’introduzione nella missione Apollo 12 della nuova telecamera a colori della Westinghouse, le due missioni successive mantennero la stessa dotazione (Westinghouse a colori per le riprese con la Westinghouse in bianco e nero come riserva). Apollo 13 non ebbe molte occasioni di effettuare riprese televisive e non ne furono eseguite dalla mai raggiunta superficie lunare. Apollo 14 utilizzò la telecamera a colori ottenendone una resa mediocre come in precedenza (le immagini apparvero sempre molto scure). Viste le vicende della precedente telecamera, questa venne dotata di un tappo sull’obiettivo. Questa missione fu anche la seconda ad utilizzare l’antenna in S-Band supplementare. Questa antenna veniva montata su un treppiede vicino al LM ed orientata verso la Terra. La sua funzione era migliorare la trasmissione nel caso in cui non fossero disponibili le grandi antenne di Goldstone o di Honeysuckle. L’installazione richiedeva il lavoro di entrambi gli astronauti; il tempo stimato era di 17-19 minuti.

Per vedere novità fu necessario attendere le missioni di tipo J che, installata sul LRV, introdussero la nuova Ground-Commanded Television Assembly (GCTA).

La Ground-Commanded Television Assembly (GCTA)

La caratteristica fondamentale di questa nuova telecamera, usata per la prima volta da Apollo 15, era la possibilità di essere controllabile da terra. Questa idea venne appoggiata con entusiasmo da Christopher Kraft, che chiese a Max Faget, Ed Fendell e il gruppo dei controllori INCO (Instrumentation & Communications, che sarebbero stati responsabili di controllare la telecamera) di lavorare con i progettisti della RCA di Hightstown, NJ (il fornitore scelto).

Il team della RCA, guidato da Robert G. Horner, realizzò un sistema composto da una Color Television Camera (CTV) e una Television Control Unit (TCU). La telecamera, una volta installata sul LRV, veniva collegata al Lunar Communications Relay Unit (LCRU); tramite l’LCRU il segnale video veniva inviato a terra dalla High Gain Antenna (HGA) del veicolo.

La Color Television Camera (CTV) utilizzava anch’essa la tecnologia field-sequential color e quindi la color wheel ma in output generava un segnale NTSC con frame rate e numero di linee standard. Venne utilizzato un nuovo, più sensibile e durevole tubo da ripresa ed un nuovo sensore, il Single Silicon Intensifier Target (SIT). Inoltre l’obiettivo era dotato di zoom con comando manuale oppure da remoto sia per la lunghezza focale che per il diaframma. Un’altra novità era l’introduzione di un circuito di gamma correction (vedi post precedente per altri dettagli).

La Television Control Unit (TCU) era il sistema che permetteva il comando da remoto della CTV. I segnali di controllo viaggiavano nella S-Band su una sotto portante sui 70 kHz, venivano ricevuti dalla LCRU e decodificati dalla TCU. Erano previsti i comandi di accensione e spegnimento della CTV, il controllo dello zoom e del diaframma. Ovviamente i segnali di comando venivano ricevuti con un leggero ritardo, esattamente come avveniva per la voce, di 1,3 secondi.

La GCTA era inizialmente stipata all’interno del MESA nel Quadrante 4 del modulo di discesa del LM, come tutte le precedenti telecamere, per poter riprendere la discesa dal modulo lunare degli astronauti all’inizio della prima EVA. Appena dispiegato il LRV, gli astronauti provvedevano a collegare la telecamera al veicolo.

Alla sua prima apparizione, la missione Apollo 15, le performance della GCTA furono ben più che soddisfacenti. Ad ogni stazione lungo il percorso della EVA gli astronauti attivavano la telecamera e orientavano la HGA verso la Terra. Ed Fendell e il resto dei controllori INCO erano a quel punto in grado di pilotare la telecamera: per la prima volta gli scienziati a terra erano in grado di ‘sbirciare da sopra’ le spalle degli astronauti, avere la loro stessa visuale oppure utilizzarla per una panoramica dei dintorni in modo da individuare aree o campioni interessanti e dirigere il lavoro degli esploratori.

Sempre alla ricerca di miglioramenti nella qualità delle immagini televisive, la NASA introdusse nel corso delle missioni altre due metodologie per raggiungere questo obiettivo:

• Carrier Suppression: dopo le poco soddisfacenti riprese di Apollo 12 e Apollo 14, la NASA identificò un primo grosso problema da risolvere nel disturbo introdotto dalla presenza delle sottoportanti per la trasmissione della voce e dei dati di telemetria (rispettivamente a 1,024 Mhz e 1,25 Mhz) all’interno della banda passante del segnale tv. Dopo una serie di test a Goldstone venne ideato un processo di cancellazione delle sottoportanti, ottenuto tramite l’addizione al segnale in arrivo dal LM di un segnale di pari intensità ma polarità opposto rispetto a quello delle sottoportanti. Fu Dick Nafzger, l’MSFN Television Systems Engineer di Goldstone, a perfezionare il sistema e ad implementarlo nelle altre stazioni di Honeysuckle e Madrid.
  Per entrambe le sottoportanti era possibile (e solitamente necessario) aggiustare manualmente il livello e la fase dei segnale di cancellazione per ottenere il miglior risultato; un’operazione che veniva eseguita dal personale preposto presso le stazioni riceventi. Il sistema venne testato durante Apollo 14 con risultati poco apprezzabili e, dopo una fase ulteriore di raffinamento, venne stabilmente impiegato a partire da Apollo 15 con buoni risultati.

• Image Transform: Image Trasnform era una piccola azienda di North Hollywood che aveva aperto i battenti pochi mesi prima del lancio di Apollo 16 (una start-up come si dice ai nostri giorni in milanese 🙂 ) e che aveva appena sviluppato un sistema per ripulire i video da disturbi e difetti. John Lowry, il fondatore, utilizzò la tecnica per migliorare la qualità di uno spezzone delle riprese di Apollo 15; il risultato venne inviato alla NASA. Nel Febbraio 1972, Lowry si incontrò con Jim McDivitt (allora Direttore del programma Apollo) e da quell’incontro ne uscì con un contratto per processare e ripulire le immagini di Apollo 16 ricevute a Goldstone. Il risultato fu ottimo e la qualità delle immagini di Apollo 16 vennero paragonate a quelle ottenibili in uno studio televisivo (con le tecnologie dell’epoca). Erano presenti solo alcuni artefatti nelle riprese di soggetti che si muovevano velocemente: ad esempio la colorazione rossa, blu o verde di alcuni dei frammenti sparati dal decollo dell’Ascend Stage dalla superficie lunare.

La GCTA montata sul LRV durante una traversata di Apollo 16

Per Apollo 16 la dotazione fu la stessa: la GCTA utilizzata aveva alcune migliorie apportate in base all’esperienza maturata nella missione precedente (in particolare lo snodo su cui si muoveva la telecamera venne rinforzata). Nel corso di questa missione venne impiegata anche per la prima volta la tecnologia Image Transform. Nell’insieme questo rese le immagini di questa missione le migliori mai realizzate fino a quel punto.

Per Apollo 17, l’ultima missione lunare, non venne introdotta nessuna novità. La GCTA effettuò riprese per un totale di 22 ore durante le 3 EVA e non venne evidenziato nessun problema. Le arcinote immagini della ripartenza dalla superficie lunare con l’Ascend Module che vengono utilizzate di solito sono quelle provenienti da questa missione: al terzo tentativo Ed Fendell riuscì a seguire perfettamente e per alcuni secondi la capsula durante la manovra.