Кандидат технических наук Ю. Хлебцевич
Рис. С. Пивоварова
Из всего многообразия программ, передаваемых телецентрами, наибольший интерес телезрители проявляют к внестудийным передачам. Смотря такую передачу, каждый зритель становится как бы непосредственным участником событий, происходящих на значительном расстоянии от него.
«Гол!!!» — слышите вы знакомый голос радиокомментатора, и в этот самый миг на экране телевизора видите мяч, запутавшейся в сетке ворот. Вместе со зрителями, заполнившими стадион, в одно и то же время аплодируете вы своей любимой команде.
Для обычной внестудийной передачи, например со стадиона, используется передвижная телевизионная аппаратура, размещенная в специальном автобусе. Здесь вы найдете несколько телевизионных камер, они устанавливаются в различных пунктах стадиона.
На ближайшем высоком здании, откуда хорошо видна антенна телевизионного центра, вы можете обнаружить странное сооружение, своей формой отдаленно напоминающее отражатель автомобильной фары. Это параболическая антенна. В фокусе параболоида размещен излучатель радиоволн. Телецентр принимает концентрированный пучок волн, усиливает их и через свою антенну передает на экраны телезрителей. Таким образом, обычная внестудийная передача осуществляется в пределах как бы «зрительной» видимости, или, точнее говоря, в пределах прямой геометрический видимости антенн телецентра и передвижной телевизионной аппаратуры.
А как интересно было бы посмотреть очередной футбольный матч с олимпийского стадиона в Мельбурне, побывать на параде в Пекине, побродить по джунглям Индии!
«Но это только мечты», — скажут вам специалисты.
Ультракороткие радиоволны, на которых осуществляются телевизионные передачи, не способны следовать кривизне земной поверхности, они распространяются прямолинейно. Поэтому-то внестудийные передачи нельзя вести с мест, удаленных на значительное расстояние от телевизионных центров.
Правда, посредством нескольких автоматических приемо-передающих радиостанций (радиорелейных линий) можно передать по эстафете, или, как говорят специалисты, ретранслировать, изображение на несколько сот километров. Такие радиорелейные линии можно построить в наиболее населенных местах, но весь земной шар с его океанами покрыть ими вряд ли возможно.
На первый взгляд может показаться, что телевидение обречено иметь значительно меньший радиус действия по сравнению с радиосвязью. Увидеть, что делается в районе Северного полюса, находясь в то же время в Антарктиде, пока нельзя, а вот услышать можно. Работники самых северных и самых южных научных полярных станций хотя и с трудом, но связываются друг с другом по радио.
И все-таки «радиус» общения людей посредством телевидения можно значительно расширить, если сразу отказаться от привычных способов решения этой задачи.
В этой статье я и хочу поделиться мыслями о том, как можно в ближайшем будущем осуществить межконтинентальные телепередачи.
Как же сделать, чтобы зрители, — скажем, Московского телецентра увидели передачу, например, из Пекина?
Для этого ретрансляционное устройство надо поднять на такую высоту, откуда будут «видны» и Пекин и Москва. Как же поднять телевизионную аппаратуру на огромную высоту?
Автором разработаны методы решения этой задачи, обоснованные расчетами. Космическая ракета с ретрансляционным устройством запускается с Земли и по заранее рассчитанным траекториям выходит на так называемую первую эллиптическую орбиту, нижняя точка которой находится в нескольких сотнях километров от поверхности Земли.
Ракета будет управляться с Зeмли аппаратурой радиотелеуправления, в состав которой входит быстродействующая электронная счетно-решающая машина. Она делает все необходимые вычисления с большой скоростью и точностью, чего не может сделать не только один математик-вычислитель, но и целая сотня их. Эта машина определит малейшие отклонения ракеты от заданного курса, и радиокомандами с Земли ракету вернут па заданную траекторию.
После выхода основной ракеты на первую орбиту к ней будут посланы с Земли поочередно четыре ракеты с горючим. После заправки топливом, в момент пролета над наземной станцией управления, ракета с ретранслятором получит команду; увеличить скорость полета до 10.3 км/с. Примерно через 12 часов, совершив полтора оборота, ракета достигнет верхней точки второго эллипса. Поступит новая команда: к скорости в верхней точке добавить еще 1.6 км/сек. После этого ракета выйдет на круговую стационарную орбиту непосредственно против наземной станции управления. Последняя добавка скорости, и ретранслятор самостоятельно начнет совершать движение по назначенному ему пути.
Второй вопрос: как сделать так, чтобы ретранслятор всегда «висел» над одной и той же точкой земной поверхности? Этого добиться просто, если запустить его в плоскости экватора, причем ретранслятор должен вращаться вокруг Земли с такой же угловой скоростью, как и находящийся под ним участок земной поверхности.
Но запускать ретранслятор в этом случае пришлось бы с территории далеких стран. Если ракету с ретранслятором запускать с территории Советского Союза, то плоскость, проходящая через стационарную орбиту, по которой движется ретранслятор, будет наклонена к плоскости экватора. Ретранслятор, мчащийся на высоте 35 810 м, при этом уже не останется неподвижным относительно наблюдателя, находящееся на Земле: в течение суток он будет описывать петлю напоминающую цифру «8», причем узел цифры расположится в плоскости экватора. Однако ретранслятор будет все время находиться в пределах прямой видимости.
Ретранслятор вышел на стационарную орбиту. Теперь по радиокоманде с Земли раскроется, подобно зонтику, параболическая антенна ретранслятора. Направление — на Московский телецентр.
Приемные антенны ретранслятора будут улавливать радиосигналы, передаваемые передвижной телевизионной аппаратурой. Ее можно установить не только в автобусе, но и на морском или речном корабле, или даже на самолете. Телевизионный репортаж молено будет вести и на ходу почти со всех континентов нашей планеты.
Расчеты автора показывают, что если параболическая антенна Московского телецентра, принимающая сигналы ретранслятора, будет иметь диаметр параболоида 50 м, то для надежного приема изображений будет достаточно установить на борту ретранслятора передатчик мощностью всего в одни ватт. При этом диаметр параболоида передающей антенны ретранслятора должен быть равен 3 м.
Ретрансляционная аппаратура будет работать на очень коротких волнах, в так называемом сантиметровом диапазоне радиоволн.
Специальное устройство, управляемое с Земли, которое назовем гироскопическим стабилизирующим устройством, будет следить за тем, чтобы передающая антенна всегда была направлена на Москву. Большую часть суток ретранслятор будет сиять в лучах солнца. Электрическую энергию для питания всей аппаратуры он получит от полупроводникового преобразователя солнечной энергии. Его мощность составит несколько десятков ватт. Ночью будут работать аккумуляторные батареи. Вместе со всем оборудованием вес космического ретранслятора не превысит 100 кг.
Что же касается аппаратуры подвижных внестудийных телевизионных станций, то при диаметре их передающей параболической антенны в 6 м достаточно иметь передатчик в несколько десятков киловатт.
Как долго ретранслятор сможет находиться в космосе?
Ясно, что он не может быть вечным — все детали имеют вполне определенный срок службы. С течением времени скажутся также весьма малые, но неминуемые ошибки управления при выводе на орбиту, и ретранслятор «сползет» с предназначенного места. Поэтому через каждые полгода ретранслятор надо будет восстанавливать.
Восстановление будет происходить не по «земным» правилам. Совершенно нецелесообразно возвращать ретранслятор назад на Землю для ремонта. Значительно проще «вывесить» новый ретранслятор. К тому же расходы при этом будут невелики, потому что для запуска каждой новой ракеты может быть использована та же наземная аппаратура, с помощью которой «вывешивали» первую ракету. В этом случае стоимость ракет не будет превышать расходов на постройку одного самолета.
У вас, читатели, естественно, возникнет вопрос, а как скоро это может быть осуществлено? Может быть, это только фантастика? Нет, расчеты показывают, что современное состояние нашей техники позволяет уже теперь приступить к осуществлению такого проекта. И, может, уже в следующем пятилетием плане будет пункт: «…спроектировать и построить к концу пятилетки космическую ретрансляционную станцию для внестудийной передачи изображений с дальних расстояний».
* * *
«В науке нет широкой столбовой дороги, и только тот может достигнуть ее сияющих вершин, кто, не страшась усталости, карабкается по ее каменистым тропам»Карл МАРКС
«… Труд — это источник всех радостей, всего лучшего в мире»М. ГОРЬКИЙ