Dziś o technice w czasie PRL, ale zupełnie inaczej. Czas wprawdzie się zgadza, bo u nas działo się to w epoce PRL, ale miejsce nie. Opowiem dziś

Wrócimy do pamiętnej daty: 20 lipca 1969, u nas już po północy, więc 21. Za chwilę minie 57 lat. Kto mógł, nawet dzieci, oglądał. Ten historyczny moment wykorzystali także twórcy popularnego serialu „Dom”:

Rzeczywiście, poza Polską i Jugosławią telewizje krajów tzw. bloku wschodniego tego wydarzenia nie transmitowały. Mimo bezpłatnego sygnału z USA. Relację „na żywo” przeprowadziło rumuńskie radio.

Polscy widzowie oglądać mogli, choć pora była bardzo późna, a zapowiedzi w programie wprawdzie były, ale niezbyt ekspresyjne.

Opowiemy sobie jak do tej sławnej transmisji telewizyjnej w ogóle doszło.

Ale właściwie dlaczego w ogóle odbył się ten sensacyjny lot z serii księżycowej, która zresztą po dwóch udanych misjach zupełnie się publiczności znudziła (z jedynym wyjątkiem na sensację z awarią Apollo 13)?

Za wszystkim stoi wyścig zbrojeń, czego tutaj nie mamy potrzeby omawiać, oraz wyścig prestiżu. Ważne jest pamiętanie, że Związek Radziecki od roku 1957 wyprzedzał USA we wszystkim co dotyczyło lotów kosmicznych i potężne Stany odczuwały wstydliwą wściekłość.

Doszło jeszcze niepowodzenie polityczne Stanów na Kubie, więc ambitny nowy prezydent Kennedy dla zamazania złego wrażenia ogłosił jako „mus” wylądowanie Amerykanina na Księżycu przed rokiem 1970.

I tak się stało.

Jeżeli myślicie, że NASA przykładała wielką wagę do tej transmisji TV, jesteście w dużym błędzie. Znaczna część tamtejszych specjalistów była zdania, że ponieważ taki przekaz TV nie jest w ogóle potrzebny naukowo, czyli jak to się określa – nie jest krytyczny dla misji, jest więc zbędny, a przy tym ogromnie kosztowny. Chodziło również o koszt transportu rakietowego każdego grama masy ładunku.

Nie ma telewizji na żywo bez kamery. Ale kamera TV dla Księżyca w latach 60 była ogromnym wyzwaniem technicznym. Musiała być lekka i ogromnie wytrzymała na zmiany temperatur w zakresie 200 stopni, wibracje – wiadomo.

Ponadto oświetlenie na Księżycu jest ogromnie kontrastowe, a zatem kamera musiała sobie radzić w silnym świetle i głębokim cieniu. Musiała mieć rzecz wówczas niestosowaną w studyjnym sprzęcie: automatykę naświetlenia.

Aby kamera spełniła zadanie księżycowe, należało zastosować rzadko wykorzystywany typ przetwornika obrazu. Nie mógł to być zwykły wówczas w kamerach profesjonalnych ortikon obrazowy lub nawet widikon, nie dałby sobie rady z tym trudnym oświetleniem. Zastosowano przetwornik, czyli lampę analizującą z rodziny widikonów, działająca na zasadzie wtórnego przewodzenia elektronów (SEC).

Taka kamerowa lampa analizująca wymagała napięcia plus 8 tysięcy oraz minus kilkuset woltów – jak zrobić, by w tak ciasno upakowanej elektronice nie doszło do przebicia izolacji? I tak dalej.

Jednak kamera powstała, zadziałała, a kto chciałby ją obejrzeć, może się wybrać na Księżyc, bo kamera tam pozostała, stoi wbita w grunt mniej więcej tutaj, na terenie „Bazy Spokoju” (nazwa pochodzi od księżycowego Morza Spokoju, na którym wylądował Apollo 11), kilkanaście metrów od podstawy lądownika LM…

Zatem skomplikowana kamera pokazała nam Księżyc,

widzieliśmy efekty jej pracy, ale mimo wielkiego kosztu jej zbudowania rezultaty były takie sobie. Chodziło o jakość obrazu przesyłanego z Księżyca produkowanego przez tę kamerę. A właściwie jakość tego, co oglądaliśmy w naszych domach. 

Zanim ten temat rozwinę, opowiedzmy sobie skrótowo o różnych aspektach księżycowej łączności radiowej i telewizji.

Łączność Ziemi z Księżycem była bardzo rozbudowana, a jej elementy zostały rozproszone po całym świecie. Była to wprawdzie ta część świata, która bez oporów współpracowała ze Stanami Zjednoczonymi, ale to wystarczyło.

Łączność radiowa obejmowała setki danych telemetrycznych, danych zdalnego sterowania (umożliwiała także przesłanie np. nowej wersji programu komputerowego, co przydało się w misji Apollo 14), oczywiście głosu no i interesującego nas obrazu, zarówno z wnętrza statku kosmicznego jak i z Księżyca.

W czasie misji Apollo 11 NASA dysponowała ponad trzydziestoma stacjami naziemnymi, a ze względu na sieć połączeń nazywano to „siecią dwóch milionów mil kabli”.

Centrum telekomunikacyjne dla tych misji nie stanowiło wcale, jak mogłoby się wydawać, sławne Houston, lecz Centrum Lotów Kosmicznych im. Goddarda w Maryland (na obrazku zbiegają się tam zielone linie).

Houston było „jedynie” centrum operacyjnym misji, jego sercem decyzyjnym i organizacyjnym. Sygnały różnego rodzaju trafiały do Houston właśnie poprzez Goddarda. Ale obraz telewizyjny trafiał rzeczywiście wprost do Houston.

Oczywiście nie wystarczyło.

W każdym razie łączność radiowa z Księżycem jest możliwa tylko z tego punktu na Ziemi, z którego Księżyc jest widoczny, czyli nad którym nasz satelita już wzeszedł. Przy tym godziny wschodu i zachodu Księżyca nie mają nic wspólnego z porą dzienną lub nocną w tym miejscu. Te określenia dotyczą przecież Słońca.

Interesujące dla tej opowieści jest fakt wykorzystywania w misji Apollo dwóch zakresów częstotliwości: pasma 200-300 MHz do łączności w ramach Księżyca i modułu dowodzenia „Columbia”  na jego orbicie, oraz pasma 2 GHz (tzw. pasmo S, w wersji dla NASA określano to jako „ujednolicone pasmo S”, czyli USB) do łączności między Księżycem a Ziemią.

Tu może powstać pytanie: dlaczego tak, a nie odwrotnie?

Przecież pasmo 2 GHz jest chyba bardziej tłumione z odległością między antenami niż pasmo 200 MHz (czyli częstotliwości 10-krotnie niższe)? Dlaczego do „lokalnych” księżycowych łączności wybrano pasmo mniej tłumione, a do łączności na 380 tysięcy kilometrów pasmo wyższe?

Zgodnie ze znanym worem na tłumienność trasy propagacji

zwiększa się ona o 20 dB przy wzroście częstotliwości 10-krotnym jak w tym przypadku. Wzrost tłumienia nie jest więc jakiś straszny.

Z kolei pasmo 2 GHz jest dobrze przepuszczane przez ziemską atmosferę, więc jej wpływ jest także znośny.

Ale na wybór wyższego pasma wpłynęły przede wszystkim inne czynniki: łatwość uzyskania odpowiedniego poziomu sygnału odbieranego o ile tylko skorzystamy z anten o odpowiednio dużym zysku. A dla pasma 2 GHz, gdy długość fali jest rzędu 15 centymetrów, jest dość łatwo zbudować odpowiednio zyskowne anteny.

„Łatwo” to może nie to słowo, bo średnica anten odbiorczych stacji naziemnych to typowo aż 26 m,

a przy naszej transmisji z powierzchni Księżyca przydała się najbardziej, jak zobaczymy, antena o średnicy 64 m. Niezła patelnia!

Zresztą ogromna powierzchnia tej anteny była przyczyną zamieszania przy akcie „telewizja z Księżyca”, ale o wszystkim po kolei.

Przy tak wielkich antenach na Ziemi – antena na statku kosmicznym czy lądowniku Księżycowym LM nie musi już być ogromna, i dobrze,  bo sprawiałoby to duży kłopot.

Jednakże lądownik księżycowy był wyposażony w swoim bagażu w antenę zewnętrzną o średnicy 8 stóp na wypadek niskiej jakości sygnału TV, do czego jeszcze wrócimy. W każdym razie podczas misji Apollo 11 jej użycie okazało się zbędne, w późniejszych kolorowych transmisjach zawsze taką antenę rozkładano.

Tym razem dla Apollo 11 wystarczyła antena lądownika ukształtowana z włoskowego pozłacanego drutu o łącznej długości ponad 61 kilometrów!

Na czym polega praca anten o takim dużym zysku przy łączności z Księżycem?

Ale to bez uwzględnienia zysku anten.

A gdy w stacji naziemnej zastosujemy antenę 26 m o zysku rzędu 44 dB, bilans strat propagacyjnych na tej całej ogromnej trasie zmniejsza się do 130 dB. Czy to dużo?

Dodajmy do tego jeszcze pewne tłumienie atmosfery, nadal nie będzie źle.

Do stworzenia tego temat posłużyły między innymi czytanie transkryptów rozmów interkomowych personelu technicznego stacji naziemnej; w pewnym momencie pada pytanie o poziom odbieranego sygnału na kanale z tą transmisją telewizyjną i odpowiedź: „minus 90 decybeli”. Chodziło tu o tę gigantyczną antenę 64 m, a jak widać mniej więcej nasze pobieżne szacunki trafiają w wartości rzeczywiste.

Tu można się zastanawiać jak to jest, że można tak sobie skierować „dokądś tam” niezbyt wielką antenę z Księżyca ku Ziemi i sygnał trafi do stacji naziemnej. Lub odwrotnie – antena stacji naziemnej (a Ziemia się obraca) na pewno trafi w miniaturową antenę lądownika Apollo i dojdzie do połączenia.

Polega to na geometrii.

Jeżeli antena naziemna ma kąt połowy mocy na przykład 0,1 stopnia,

proste użycie tangensa pokaże, że jej wiązka naświetli na Księżycu koło o średnicy 1340 km. Czyli w takim szerokim kole sygnał odbierany na powierzchni Księżyca ma poziom maksymalny lub osłabiony o 3 dB. A to koło stanowi 15% powierzchni tarczy Księżyca. Nie jest zatem tak trudno trafić.

W drugą stronę gdy antena lądownika ma charakterystykę np. 0,5°, „oświetla” sygnałem radiowym praktycznie połowę tarczy Ziemi.

A to co tracimy, skoro sygnał rozkłada się na tak gigantyczne koło, rekompensuje nam właśnie wielki zysk energetyczny anten, bo na tym właśnie polega to zjawisko zysku.

Zatem wiemy jak zorganizowane były pasma radiowe Apollo i że sygnał obrazu dochodził na Ziemię w pasmem 2 GHz (tzw. ujednoliconym pasmie S zorganizowanym dla NASA) i dlaczego w tak wysokim. Ale czym był ten sygnał obrazu TV?

Wiemy, że świat historycznie podzielił się mocno i używanych było w sumie kilkadziesiąt standardów.

I tak standardy w większości państw europejskich, w tym w Polsce (oznaczane literami D i K), polegały na wyświetlaniu obrazu za pomocą 625 linii poziomych i z prędkością zmian obrazków 25 na sekundę (czyli 50 półobrazów).

W Wielkiej Brytanii panował wówczas już także standard 625-liniowy (przedtem 405 linii), podobnie w Australii. 

Jednak w Stanach Zjednoczonych, co jest tu bardzo ważne, wykorzystywano standard M o 525 liniach i 30 obrazach na sekundę. W którym standardzie przekazywano więc sygnał z Księżyca?

Otóż w żadnym z nich.

Nie dało się zmieścić. Pamiętamy jednak z tego wykresu:

że w widmo sygnału wideo ma dużo wysokich składników o niskich częstotliwościach, natomiast te wysokie aż do megaherców odpowiadają za szczegóły. No i jak łatwo się domyślać, zrezygnowano z tych szczegółów.

Ale to połowa konceptu. Ten wykres udziału częstotliwości w widmie sygnału wideo dotyczy telewizji o 25 lub 30 obrazach na sekundę. Jeżeli jednak spowolnimy częstość zmiany obrazów, widmo przesunie się oczywiście w stronę niższych częstotliwości.

Co zatem ostatecznie zdecydowano?

Obraz TV z Księżyca miał tylko 320 linii i był przesyłanych z prędkością 10 obrazów na sekundę. Była to zatem tak zwana telewizja z powolnym analizowaniem (SSTV). Powolnym, choć od dawna krótkofalowcy zajmowali się już wówczas łącznościami SSTV z prędkością jednej klatki na sekundę a nawet jednej klatki na kilka sekund. Taką metoda przekazywano już pierwsze obrazy „tamtej strony” w misjach radzieckich.

Wobec tego telewizja z Księżyca był, można rzec, „w miarę powolna”.

Ale mogła być jeszcze znacznie bardziej powolna!  Opracowano bowiem dwie wersje sygnału: 320 linii i 10 ramek

oraz… 1280 linii.

No bo kamera mogła teoretycznie służyć do przekazania jakiegoś drobnego szczegółu ważnego dla naukowców. Tylko że przecież nadal nie było na to pasma w kanale, zatem owszem, mogło być szczegółowo, ale wtedy sygnał miał tylko… 0,625 ramki na sekundę.

To było rzeczywiście powolne analizowanie – 5 obrazów w ciągu 8 sekund. Jak łączności krótkofalowców.

W praktyce nigdy tego trybu nie wykorzystano, jednak kamera była wyposażona w odpowiedni przełącznik na obudowie:

Czy ten specyficzny standard budowy sygnału wideo bardzo psuł jakość obrazu? Spróbujmy sobie to zasymulować. Obejrzyjmy fragment filmu z ruchu w centrum Poznania w dwóch odsłonach: w górnej części jest to zwykły obraz o jakości wysokiej, powiedzmy że odpowiadającej jakości zwykłej telewizji 625 linii i 25 obrazów na sekundę. W dolnej części symulacja jakości obrazu z Księżyca. Oczywiście dla zachowania nastroju filmy są monochromatyczne.

Jak widzimy ruchy przy 10 obrazach są dość urywane, trochę skokowe. No a zmniejszenie liczby linii o połowę wpływa widocznie na jakość szczegółów.

Dlaczego wybrano taki standard? Bo dzięki temu widmo sygnału TV o proporcjach obrazu 4:3 mieściło się w przydzielonym skromnym pasmie 500 kHz. Tyle i ani herca więcej! Walka o dodatkowe 250 kHz nie powiodła się.

Mamy zatem pierwsze dwa źródła psucia jakości obrazu: wąskie pasmo, mała liczba szczegółów i spowolniona analiza obrazów ruchomych.

Wplecenie obrazu TV w strumień danych telemetrycznych powodowało jeszcze jedne kłopot techniczny. Telemetria wykorzystywała dość nieskomplikowaną modulację fazy, dobrą dla danych cyfrowych i aktywnego pomiaru prędkości. Ta modulacja nie nadawała się dla obrazu TV, dlatego utworzono kanał z tak zwaną szerokopasmową modulacją częstotliwości.

Jest to modulacja świetna, ponieważ nawet niewielki wzrost poziomu odbieranego sygnału powoduje silny spadek szumu. No tak, ale gdy sygnał jest nieco tylko zbyt niski, szum wzrasta znacznie. Jest to więc modulacja z rodzaju „mam wszystko albo nic”.

Jednak w późniejszych misjach Apollo taką antenę standardowo rozwijano, także dlatego, że obrazy były już wówczas kolorowe, czyli bardziej wymagające sygnałowo.

Okazało się, że takiego sygnału obrazu nie da się przesłać na duże odległości, czy to z Kalifornii czy z innych stacji naziemnych. Nie istniały łącza dla takiego sygnału. Bo i skąd miałyby istnieć, skoro żadna zwykła TV tak nie pracowała? Dostępne są raporty z negatywnych wyników prób takiej transmisji.

Pozostało zatem dokonywać konwersji ze standardu „księżycowego” na standard telewizji amerykańskiej – tu na miejscu, w stacjach naziemnych odbierających sygnał z Księżyca. Czyli trzeba ustawić konwertery standardów.

Jak zatem przeprowadzić konwersję standardów obrazu? Firma RCA podołała temu zadaniu – zbudowała odpowiednie konwertery. Szumnie nazywane „konwertery” były jednak wprawdzie urządzeniami bardzo dobrze opracowanymi i złożonymi, ale jednak niezbyt rozwiniętej techniki – paradoks.

Zasada ich pracy polegała na tym samym mniej więcej, na czym polegała wczesna, przedmagnetowidowa rejestracja programu TV, czyli technika telerekordingu. Polscy widzowie znają tę technikę, jeżeli zdarza się im oglądać dawne programy polskiej telewizji emitowane w audycjach wspomnieniowych.

Zobaczmy fragment telerekordingowego zapisu z roku 1958. W tym fragmencie widoczny będzie także wpływ charakteru pracy dawniejszych lamp analizujących (przetworniki półprzewodnikowe, tak dziś oczywiste, pojawiły się w kamerach TV w latach 90). Tu prawdopodobnie były to kamery z ortikonami obrazowymi, poprzednikami widikonów i plumbikonów.

Na czym polega telerekording? Od zapisu magnetycznego różni go wszystko. Polega na zastosowaniu odpowiednio dobranego, kontrastowego monitora z odpowiednio długim czasem poświaty, naprzeciw którego umieszcza się zwykłą kamerę filmową. Właściwie – niezwykłą. Bo w przeciwieństwie do filmowania nie chodzi tu o szybkie fotografowanie dowolnego planu, lecz o fotografowanie specyficznego obrazu: na taśmie filmowej musi być sfotografowany każdy, dosłownie każdy pojedynczy obraz telewizyjny wyświetlany w danej chwili na ekranie fotografowanego monitora.
Jak wiemy, w większości telewizji takich obrazów jest 25 na sekundę, wyświetlane są w dwóch „podejściach”: najpierw co drugie linie wybierania, czyli linie nieparzyste (trwa to 1/50 sekundy), a następnie te drugie „co drugie” (parzyste), co także trwa 1/50 sekundy. Klatka negatywu w kamerze filmowej telerekordingu  musi taki składany obrazek poprawnie sfotografować, a następnie niesłychanie szybko przesunąć się na następną klatkę. Czas wygaszania ramki w telewizji to tylko ok. 1,5 milisekundy! I właśnie wtedy kamera telerekordingu musi przesunąć taśmę o całą wysokość klatki filmu.

I tu mamy jedną z przyczyn legendarnych „duchów” na obrazie. Dochodziły do tego także wewnętrzne odbicia w obiektywach przy niebywale kontrastowym świetle na Księżycu bez atmosfery.

W późnych latach 60, gdy dzieje się akcja Apollo, większość nadawców TV nie stosowała szeroko zapisu programów na telerekordingu. Jakość zapisu magnetycznego była oczywiście o kilka poziomów lepsza, wręcz idealna. A jednak… Część zapisów transmisji z lotu Apollo 11 NASA zachowała właśnie na filmowej taśmie telerekordingu, a nie na magnetycznej. I wbrew utartej legendzie, te zapisy wcale nie zginęły, do czego jeszcze wrócimy.

Wracamy do Księżyca.

Przed monitorem (zresztą był to paradoksalnie monitor wysokiej klasy, o bardzo wysokiej rozdzielczości 1280 linii), zatem przed takim monitorem 10-calowym wyświetlającym księżycowy obraz 320 linii, 10 ramek na sekundę – zamontowana była kamera TV standardu amerykańskiego: 525 linii, 30 ramek.

Jak widać liczba ramek w amerykańskim standardzie jest całkowitą wielokrotnością liczby ramek z Księżyca – jest ich dokładnie trzy razy więcej. A raczej powinniśmy powiedzieć, że półobrazów w „zwykłej” amerykańskiej telewizji jest 6 razy więcej niż obrazów wolnego wybierania przychodzących z Księżyca. Sprzyja to uzyskaniu jak najlepszej równomierności jasności na wynikowym obrazie. Pewnie też dlatego wybrano akurat 10 obrazów na sekundę. Gdyby to Europa wysłała astronautów, byłby w tym miejscu kłopot, bo 25 ramek naszych standardów nijak nie dzieli się całkowicie… No ale Europa nie podbijała Księżyca.

Ale skoro potrzebne było aż 60 półobrazów na sekundę, skąd je uzyskiwano, skoro z Księżyca przychodziło tylko 10 obrazków?

Zatem z konwertera wysyłano sekwencję półobrazów standardu amerykańskiego: dwa półobrazy wprost zdjęte z ekranu monitora 320-liniowego w tym konwerterze, po czym 4 półobrazy o tej samej treści odtworzone z zapisu magnetycznego. Z tego rachunku wynika, że każdy obraz księżycowy był rozłożony na 6 półobrazów, czyli 3 pełne obrazy TV standardu amerykańskiego. Zgadza się.

Wszystko to łatwo daje się objaśnić, nie ma jednak żadnych wątpliwości: do obrazka już u źródła kiepskiego, bowiem:

• w ogromnie kontrastowym oświetleniu na Księżycu musiały pracować kamery lampowe, a ten przetwornik jest kiepski do silnych kontrastów i „przeciąga duchy”
• ograniczono rozdzielczość w pionie do 320 linii
• ograniczono płynność ruchów stosując tylko 10 obrazów na sekundę

doszły wszystkie wady techniki nieomal telerekordingowej¹:

• ograniczona zdolność przeniesienia kontrastu sceny
• liniowa (przypadkowa) struktura obrazu źródła względem obrazu docelowego (525 nie jest jakąkolwiek całkowitą wielokrotnością liczby 320, zatem obrazy linii na monitorze i linii analizowanych w kamerze nie nakładały się w kontrolowany sposób); można podejrzewać, że dla zatarcia liniowej struktury obrazu na „księżycowym” ekranie konwertera zastosowano technikę „woblowania plamki”, którą czasami stosowano także w domowych telewizorach – polega ona na dodatkowym generatorze o częstotliwości kilkunastu megaherców w budowanym w monitor czy odbiornik, którego sygnał jest doprowadzany do układu odchylania pionowego. Jest to niewielki prąd dodatkowy, pod wpływem którego plamka oprócz ruchu z lewa na prawo i z góry ku dołowi wykonuje trzeci ruch: delikatne drganie w pionie na odcinku między dwiema sąsiednimi liniami, co rozmazuje te linie i dla oka łączą się ona w gładką płaszczyznę.
• cechy luminoforów ekranu tego „księżycowego” monitora (poświata)
• cechy widikonów SEC w kamerze TV.

A oprócz tych „wbudowanych w zasadę” elementów psujących obraz w trakcie transmisji doszedł kolejny: błędy człowieka, jak za chwilę zobaczymy.

Dlatego istniejące zapisy NASA, fotografie lub filmy „Super 8 mm” wykonywane przez personel tych stacji naziemnych, w których odbierany był sygnał z Księżyca, pokazują rezultat wyraźnie jakościowo lepszy niż oglądali to widzowie telewizji na świecie. A liczbę tych widzów szacuje się na od 500 do 650 milionów

Na te przyczyny psucia jakości obrazu nałożyły się wpływy kolejnych etapów przesyłania obrazu z Księżyca do naszych telewizorów w mieszkaniach. I to nie wszystko: księżycowa kamera TV, cud ówczesnej techniki, także obarczona była pewną kontrowersyjną cechą (założoną z góry), która także czyniła obraz mniej atrakcyjnym niżby się można spodziewać.

Nie było to tak, że kamerę po prostu zabrano do bagażu i wyciągnięto z lądownika. Kamera cały czas podróżowała przymocowana w schowku MESA na burcie lądownika księżycowego LM, odpowiednio zabezpieczona. Miała założony od razu obiektyw na bliskie plany (komplet kamery składał się z trzech obiektywów, użyto dwa) i została zlokalizowana możliwie blisko drabinki, po której miał schodzić pierwszy raz w historii Neil Armstrong.

Kamera miała przyłączony kilkunastometrowy kabel zakończony wtykiem, który równocześnie stanowił dość wygodny uchwyt do przenoszenia w rękawicach. Księżycowe rękawice były wspaniałe, ale z pewnością dalekie od wygody.

Później ten uchwyt pozwolił na mocowanie kamery do statywu,

na którym stoi do dziś.

Jak wspomniano, stacje naziemne łączności radiowej były położone w wielu miejscach świata, dla tej transmisji są jednak ważne trzy podstawowe. Zapamiętajmy te nazwy, mają znaczenie historyczne, a w tej opowieści nieraz będziemy do nich zaglądali.

Ale stacja Tidbinbilla obsługiwała większość komunikacji z modułem dowodzenia „Columbia”, czyli z tą częścią statku Apollo, która krążyła po orbicie Księżyca sterowana przez Mike’a Collinsa. Którego w pewnym momencie żartobliwie określono jako „jedynego, który nie oglądał TV z wyjścia człowieka na Księżyc”.

Stacja Goldstone (z która spotkamy się w czterech rolach dla tej transmisji) z anteną 84-metrową miała być podstawowym źródłem sygnału TV. Goldstone to rozległy konglomerat różnych odrębnych stacji radiowych, w tym dla różnych misji załogowych NASA, ale także stacji satelitów telekomunikacyjnych Intelsat, które niedługo tu wystąpią.

Z racji swojej roli wyposażona została w konwerter obrazów powolnego wybierania na standard 525/30, który już poznaliśmy. I choć sygnał z tej stacji poszedł „w świat” jako pierwszy, ta stacja mocno nabroiła w transmisji.

Stacja Honeysuckle także została wyposażona w taki sam konwerter obrazów wyprodukowany przez RCA. Była zatem przygotowana, by w porze, w której Księżyc będzie w jej zasięgu, zasilić Houston gotowym obrazem odbieranym w tej stacji.

Trzecia stacja to radioteleskop Parkes. Gdy patrzymy na mapę Australii, leży od „tuż przy” Honeysuckle, w rzeczywistości dzieli je ok. 300 km. Chwile widoczności Księżyca z Parkes i Honeysuckle geograficznie różnią się o minuty.

Ta centrala (oznaczana w rozmowach technicznych jako „Sydney video”) dysponowała sygnałami TV zarówno z Honeysuckle (zauważmy: już przekonwertowanymi do standardy telewizji amerykańskiej – ale nie standard telewizji australijskiej! wrócimy do tego) jak i z Parkes (sygnał 320 linii, konwertowany na amerykański tu na miejscu w Sydney).

W całym dramacie wystąpiły więc trzy źródła tego samego sygnału, dostępnego w różnych chwilach akcji i konwertowanego na obraz amerykański w trzech różnych miejscach świata.

Przy tym obraz z Honeysuckle lub z Parkes mógł być do Houston podawany przez „Sydney video” alternatywnie.

Mam nadzieję, że to jasne, bo zrozumienie tych faktów przyda się bardzo w historii transmisji obrazu z Księżyca.

Dodajmy jeszcze, że dźwięk rozmów z astronautami, który między innymi docierał do widzów na całym świecie, pochodził przez cały czas ze stacji Goldstone. Oraz to, że sygnał TV z księżyca był odbierany, a nawet oglądany na monitorze 320-liniowym w innej stacji naziemnej w Australii: Carnarvon, ale ten sygnał nie miał podczas Apollo 11 możliwości konwersji na standard amerykański.

Tu musimy przypomnieć sobie, że zamysł transmisji obrazu TV polegał na „wpleceniu” go do strumienia danych telemetrycznych. Radioteleskop Parkes był właśnie przeznaczony do obioru takich danych. I był też przygotowany do odbioru obrazu z szerokopasmową modulacją FM. Co więcej, miał nawet dwa odbiorniki sygnałów! I bardzo się to przydało, gdy w harmonogramie dnia misji Apollo 11 zapanował pewien chaos.

Dobrze, wiemy już wystarczająco dużo o sprawach technicznych, by przejść do akcji.

Zobaczmy teraz co właściwie działo się w różnych miejscach w związku z tym niebywałym zdarzeniem. Ważne zastrzeżenie: opiszę tu to, co się rzeczywiście działo, a nie co czy jak było planowane.

Rzecz w tym, że w planie lotu po wylądowaniu na Księżycu przewidziany był sen przez kilka godzin. Astronauci jednak poprosili o zgodę na zrezygnowanie z tego planu. Tak, ze względu na dane telemetryczne z ich stanu nerwowego dla Houston było jasne, że nie zasną i udzielono zgody na przyspieszenie wyjścia na powierzchnię Księżyca .

W ten sposób runęła część planu użycia poszczególnych stacji naziemnych do przekazywania obrazu TV z Księżyca, gdyż np. Australia znalazła się jeszcze przed lokalnym wschodem Księżyca i wyglądało, że stanie się bezużyteczna. Życie jednak poprowadziło tę sprawę jeszcze inaczej. A do spraw technicznych jeszcze powrócimy.

Przede wszystkim o porze wyznaczonej na tę aktywność Księżyc był nad nią odpowiednio wysoko, by bez przeszkód odbierać sygnał obrazu (i dźwięku – wiemy już, że ta stacja dostarczała wszelkiego dźwięku podczas tej transmisji i nie tylko wtedy). Choć przez pewien czas nie było pewne czy ta stacja nada się dla Apollo 11, gdyż przez szereg miesięcy miała być wykorzystywana na potrzeby programu Marines. Jednak stacji ostatecznie użyto.

Ponieważ tak musiało być, w pewnym momencie przed startem w konwerterach RCA dorobiono dodatkowy układ: przełącznik kierunku obrazu. Póki kamera spoczywała na lądowniku, czyli zanim ją wyniesiono na statyw, na którym spoczywa tam do dziś, ten przełącznik na konwerterze w każdej stacji naziemnej powinien być ustawiony na „odwracaj”.

Tymczasem w Goldstone nie był. Do tego obraz był zbyt kontrastowy i miał źle ustawiony poziom czerni monitora „księżycowego”.

Wspomnienia obsługi mówią o dwóch rzeczach, które mogły tam wówczas zajść. Pierwsza: przełącznika nie ustawiono poprawnie, bo NASA „zakazała grzebać”. Więc został w pozycji spoczynkowej, choć właśnie on powinien być przełączony.

Na uwagę operatora z Houston – przełączono sygnał na pozytywowy. A zatem Goldstone w zakresie obrazu się w tym ważnym dla świata momencie nie popisało!

Zobaczymy co w innych stacjach naziemnych.

Stacja w Australii była przygotowana na czas, w którym Księżyc nad tym miejscem będzie widoczny. Jak już wiemy wyglądało na to, że nie zdąży po zmianie programu aktywności astronautów. Jednak przygotowania astronautów do wyjścia z lądownika zajęły więcej czasu niż przewidywano. No i Honeysuckle przed „chwilą zero” znalazła się pod Księżycem, w zasięgu sygnałów radiowych z lądownika „Orzeł”.

I rzeczywiście, jak za chwilę zobaczymy Goldstone i Honeysuckle równocześnie zameldowały, gdy Aldrin włączył zasilanie kamery, że obraz przyszedł!

Obraz dochodzący do Houston (i dalej w świat) z Honeysuckle był dość ładny tu, na miejscu, jednak do Houston dochodził jako wyraźnie zaszumiony. Za chwilę zobaczymy dlaczego. Mimo to i tak był lepszy niż wadliwy obraz z Goldstone.

Ale zmiana harmonogramu aktywności astronautów, a raczej przedłużenie chwili wyjścia mimo rezygnacji ze snu, zaczęło przybliżać Parkes do Księżyca. Tylko że Parkes miało od kilku godzin duży problem mechaniczny.

Taki wicher o prędkości 110 km/h nawiedził okolice Parkes kilka godzin wcześniej.  Tryby napędu anteny silnie zazgrzytały. Ostatecznie jednak dzięki determinacji i poczuciu obowiązku załogi tej stacji (przypomnijmy, że Parkes przez wiele godzin miało być odpowiedzialne za przyjmowanie ważnych danych telemetrycznych z Apollo) stacja była gotowa do pracy na czas, choć jej antena narażona na ciągły wicher pracowała powyżej obciążeń przyjętych za bezpieczne. Tyle że Księżyc jeszcze tam nie wschodził na tyle, by odpowiednio odebrać sygnał anteną.

Ale system odbiorczy anteny w Parkes był szczęśliwie wyposażony nie tylko w jeden odbiornik, ten umieszczony w głównej osi maksimum charakterystyki anteny, lecz także w odbiornik dodatkowy, umieszczony na osi pierwszego listka bocznego tej charakterystyki. I wprawdzie listek boczny daje sygnał słabszy, widocznie jednak charakterystyka była taka, że jego wykorzystanie w sytuacjach awaryjnych wydawało się konstruktorom sensowne. Bo przecież antena samą swoją wielkością dawała w osi głównej sygnał silniejszy o jakieś 8-10 decybeli niż anteny 26-metrowe, a więc pierwszy listek boczny anteny miał szanse dać sygnał na poziomie takim, jak główny sygnał z mniejszych anten.

W każdym razie odbiornik dodatkowy tam istniał i pracował. I szczęśliwie leżał na takim kącie wzniesienia anteny, że na nim Księżyc był widocznie nieco wcześniej niż na osi głównej. I bardzo się to przydało. W pewnym sensie ten odbiornik umieszczony na listku bocznym przyspieszył czas.

A teraz wyposażeni w tę całą wiedzę obejrzyjmy skrót z pierwszych kilkunastu minut słynnej transmisji z wyjścia pierwszego w historii człowieka na powierzchnię Księżyca. Padną też historyczne słowa o „małym kroku dla człowieka, a wielkim skoku w rozwoju ludzkości”.

Ten film oprócz obrazów pokazuje równoczesne rozmowy między Capcomem z Houston i astronautami oraz rozmowy z globalnej sieci interkomowej spinającej Houston ze wszystkimi stacjami naziemnymi rozsianymi po świecie. Moim zdaniem już samo zbudowanie tej sieci komunikacji wewnętrznej zasługuje na uznanie, ale tym razem nie o tym tu rozmawiamy.

Proponuję zainteresowanym obejrzenie tego filmu więcej niż jeden raz, bo w niektóre napisy warto się wczytać, by zdać sobie w pełni sprawę z tego co się wówczas działo.

W górnej części obrazu zamieszczono dwa zegary: biały – czas misji od chwili startu oraz na czerwono czas trwania transmisji TV. Pojawią się także informacje o przeskokach czasu, które wycięto przy tworzeniu tego filmu.

Prześledźmy przede wszystkim zmiany źródeł obrazu TV, a śledzenie rozmów znakomicie oddaje atmosferę akcji.

Widzimy więc, że stacją Honysuckle zarządzali „ludzcy goście”, którzy pozwolili zerkać personelowi na telewizor i oglądać to epokowe wydarzenie. „Po jednej osobie na kilka minut i powrót”…  Oczywiście australijskie sieci telewizyjne też to transmitowały, więc można było oglądać. A w jaki sposób transmitowały, zobaczymy za chwilę.

W pewnym momencie po informacji z Ziemi o dotarciu obrazu TV astronauta Armstrong pyta czy obraz jest dobry. Chciał się dowiedzieć czy konieczne będzie rozłożenie na gruncie tej anteny o większym zysku. Z odpowiedzi wynikało, że jednak nie i zaoszczędzono 20 minut na inne czynności na powierzchni Księżyca. Oto ten moment:

Inna ciekawostka: w pewnej chwili wewnętrzna sieć interkomowa stacji Honeysuckle uchwyciła stanowczy komunikat proszący załogę o odsunięcie się od konwertera standardów Możemy sobie wyobrazić ilu było ochotników do oglądania tego… A przy tym obraz na ekranie monitora powolnego analizowania, czyli wprost z Księżyca był jakości najlepszej z możliwych, tylko w Sydney dysponowano jeszcze lepszym obrazem z Parkes. Oto ten moment:

Na końcu filmu znajdziemy szczere uznanie Houston dla wysiłku załogi Parkes, która mimo wichury podjęła ryzyko utrzymywania transmisji Kto pracował kiedyś w radiowym obiekcie transmisyjnym, może sobie wyobrazić z jakimi obawami i w jakim stresie tam działano. Telemetria musiała działać, antena się trzęsła poza granicą bezpieczeństwa, a 600 milionów oglądało ich obraz… Podziękowania były niewymuszone, co tym lepiej obrazuję powagę sytuacji.

Oglądając te i inne relacje z amerykańskich lotów kosmicznych natrafimy bardzo często na slang radiokomunikacyjny, który warto poznać.

Najczęściej słyszana odzywką jest ‘roger’. Nie jest to imię, lecz potwierdzenie czytelnego odebrania jakiejś wiadomości.

Dlaczego tak? Kilkadziesiąt lat temu gdy łączność radiowa w lotnictwie czy marynarce się kształtowała, powstała konieczność wyraźnego sygnalizowania jej zrozumienia. Jakość łączności radiowej bywa różna, także i tu przy programie Apollo też nie zawsze było dobrze słychać. Dlatego podawano w odpowiedzi już w początkach radiotelegrafii literę ‘R’ jak ‘received’ = ‘odebrane, odebrałem’. 

Z telegrafii ten sam sprawdzony zwyczaj przeszedł do łączności na fonii, jednak oczywiście nie jako wymawiane ‘ER’, lecz jako literowany odpowiednik. Dziś literę R przekazuje się słowem ‘Romeo’, kiedyś jednak był to właśnie ‘Roger’. I tak już w łączności kosmicznej, a i nie tylko w niej, zostało. Czasami w wersji skróconej ‘rog’.

Inna ciekawa odzywka to ‘copy’. ‘Roger’ oznacza jedynie potwierdzenie czytelnego przyjęcia wiadomości, ‘copy’ idzie dalej: oznacza „przyjąłem zrozumiałem, przetwarzam lub wykonuję”. Ma to ponoć związek z telegrafią, gdyż po przyjęciu surowej wiadomości telegrafista musiał ja przekopiować na postać doręczaną odbiorcy, zatem dokonywał pierwszego użycia tej informacji.

Powszechnie używa się także słówka ‘over’; oznacza ono „zakończyłem wypowiedź/nadawanie i przechodzę na nasłuch”. Natomiast po ostatniej wypowiedzi kończącej nadawanie używa się zwrotu ‘over and out’.

W praktyce szybkich wypowiedzi czasami granice umownych znaczeń poszczególnych odzywek są przekraczane, ale każdy raczej rozumie o co chodzi.

Wróćmy do pewnych ciekawostek technicznych.

Wspomniałem, że kamera TV była z założenia obarczona pewną cechą, która dodatkowo psuła obraz. Chodzi o wartość gamma. Kto zajmuje się obrabianiem grafiki w komputerze, wie czym to jest.

W skrócie: gamma to pewien współczynnik (tak naprawdę jest to wykładnik potęgowy), który odpowiada za linearność przenoszenia świateł na gotowy obraz. Jeżeli dwukrotny wzrost natężenia światła powoduje dokładnie dwukrotny wzrost jasności na obrazie, przetwarzanie jest liniowe, a gamma wynosi 1. Jeżeli przetwarzanie uwypukla bardziej ciemne części obrazu nad jasnymi –– lub na odwrót, wartość gamma różni się od jedności.

Podobnie zresztą przyjęto w systemie operacyjnym Windows (Apple początkowo uznało za właściwą dla swoich komputerów wartość gamma 1,8). To wymaga skompensowania, by obraz był dla widza przyjemnie realistyczny. Gdzie kompensować gammę? W kamerze TV, a raczej w całym torze kamerowym w studiu TV.

Ale kamera księżycowa została skonstruowana z nastawieniem na „obraz dla celu naukowego”, co dziwi o tyle, że pierwotnie uznano ją za „naukowo nieprzydatną”. W każdym razie zamiast z gammą „poprawną”, sygnał wideo wychodził z niej taki, jakby gamma kineskopów w telewizorach wynosiła 1. Czyli krótko mówiąc – był za ciemny w środkowym zakresie jasności.

Ale te wszystkie wady obrazu podsumowano optymistycznie: gdyby obraz był idealny, nikt by weń nie uwierzył…

A więc wystarczyło przełącznikiem przełączyć te cewki, lewą jako prawą, a dolną jako górną – i sprawa była załatwiona.

Już od czasu programu Apollo, a zwłaszcza od tej transmisji z pierwszego lądowania na Księżycu, świat łączności radiowej zafascynował się tymi piskami, jakie słychać zawsze, gdy Houston rozmawia z astronautami.

Do czego służy ten sygnał, chętnie potem przyjęty przez krótkofalowców? Nie jest to żaden ozdobnik czy tylko akustyczny sygnał o znaczeniu na przykład „zacząłem/skończyłem przemawiać”. Rola tego tonu jest kluczowa.

Głosowa łączność kosmiczna była simpleksowa, to znaczy na tej samej częstotliwości następowało nadawanie i odbiór. Poprawnie należy to nazwać simpleksem naprzemiennym.

Ponieważ Capcom w Houston porozumiewał się z astronautami za pomocą wielu nadajników rozsianych po świecie, musiał istnieć mechanizm przełączania w dowolnej stacji między nadawaniem (uruchomieniem nadajników w stacji naziemnej) a odbiorem. I właśnie temu służyły te tony.

W torze modulacyjnym każdego z licznych nadajników pracowały „czujniki” zwane w radiokomunikacji „woksami” (VOX), które reagowały na te dwa charakterystyczne tony. Wybrano wysokie częstotliwości, które na tym poziomie nie występują w głosie człowieka:

Pojawienie się ćwierćsekundowego tonu 2525 Hz powodowało włączanie nadajników, a ton 2475 Hz je wyłączał, czyli uaktywniał odbieranie.

I wprawdzie służyło to działaniu sprzętu, ale przy ponadsekundowym opóźnieniu transmisji przydawało się także „psychologicznie” sygnalizując jasno koniec nadawania.

W slangu radiowym tę parę tonów sterujących określa się czasem jako „Quindar tones” od nazwy firmy Quindar produkującej to wyposażenie nadajników.

Wcześniej rozliczyliśmy sobie schematycznie poziomy sygnałów z uwzględnieniem tych wielkich anten naziemnych. Ale przecież pomiędzy „minus 90” a poziomem użytecznym do oglądania czy słuchania nadal jest różnica rzędu 100 decybeli, trzeba zastosować silne wzmacniacze. Czy nie spowodują one zaszumienia sygnału?

Oczywiście tak. Dlatego należy uczynić wszystko, by wzmacnianie wprowadzało tego szumu jak najmniej.

Poprzestańmy na zasygnalizowaniu tej różnicy zasady działania.

A żeby szumiało jeszcze mniej, wzmacniacze odbiorcze w naziemnych stacjach łączności kosmicznej pracują często zanurzone w ciekłym azocie, czyli w temperaturze poniżej minus 180 stopni Celsjusza.

To tyle ciekawostek, czas na prześledzenie tego co działo się z sygnałem TV po jego odebraniu w Goldstone, Honeysuckle czy Parkes.

Sygnał z Goldstone znajdował się od razu na ziemi amerykańskiej,

zatem pozostawało przesłanie go naziemną siecią linii radiowych i kablowych do centrum w Houston.

Na razie nie wysyłajmy go dalej, bo to dalsza historia.

Przypomnijmy, że tam właśnie zlokalizowano trzeci konwerter standardów, który obsługiwał sygnał z Parkes.

Sydney mogło wybrać który z tych dwóch sygnałów podać gdziekolwiek dalej: do Houston, ale także do australijskich sieci telewizyjnych. I jak widzieliśmy na filmie, to właśnie stamtąd po otrzymaniu ładnego obrazu z odbiornika na bocznym listku anteny w Parkes poinformowano Houston TV o tym sygnale i przełączono go, co natychmiast skwapliwie wykorzystał Ed Tarkington w Houston.

Zatem sygnał „Sydney video” (taki po konwersji do standardu M, amerykańskiego) łączami naziemnymi dostarczono do australijskiej stacji naziemnej w Moree i odtąd można było odszukać go gdzieś w Stanach.

To „gdzieś” to naziemna stacja satelitarna w tym samym kompleksie Goldstone, który już znamy z odbierania sygnałów z Księżyca!

A zatem sygnał obrazu dotarł z ziemi australijskiej do Houston.

Odtąd możemy Houston uznać za „producenta programu światowego”, czyli tego co oglądali widzowie w Stanach, ale także na całym świecie.

Jednak wrócimy na chwilę do Australii.

Czy zauważyliście kolejny problem techniczny? Tak właśnie: „Sydney video” to obraz w amerykańskim standardzie TV, czyli 525 linii i 30 ramek. Cóż w Australii po takim obrazie? Oczywiście niezbędna jest konwersja na standard australijski, czyli 625 linii i 25 ramek. I taką konwersję zapewniono.

W jaki sposób? A w jaki by inny niż metodą optyczną? Tak jest, pojawia się dla widzów australijskich kolejny konwerter działający na zasadzie telerekordingu… Czyli drugi w procesie przetwarzania tego samego obrazka. Podobno tu urządzenie było sklecone pospiesznie i umieszczone w jakiejś drewnianej skrzyni. Istnieją informacje o trzech takich konwerterach, jednym właśnie w centrali w Sydney oraz dwóch stworzonych przez pracowników sieci telewizyjnych na własne potrzeby.

Tak czy inaczej, historie o wspaniałej jakości obrazu z Księżyca u australijskich widzów zdają się pomijać ten fakt podwójnej konwersji prymitywnymi metodami. Pod tym względem, jak zobaczymy, w Europie mimo wszystko było trochę lepiej. Powiedzmy, że ta rzekoma wspaniała jakość obrazu w Australii to jedna z legend na temat misji Apollo 11.

Tu pojawia się wątek kolejnej legendy: opóźnienia w transmisji do widzów. Opóźnienie oczywiście wystąpiło i to jest fakt niepodważalny. Ale wcale nie to opóźnienie, o którym mówi jedna z legend. Rzekomo NASA opóźniała transmisję światową o kilka (mówi się o 6, 7 lub 8 sekundach), by w razie katastrofy zdążyć odciąć obraz i nie pokazywać jej światu.

Tu można się zastanowić co właściwie miałoby być tą pokazywaną katastrofą, skoro transmisja obrazu nie obejmowała niczego, co mogłoby zawieść, nawet startu astronautów z Księżyca ku modułowi dowodzenia (start mógł się nie udać, ale pokazano go dopiero przy misji Apollo 15) czy dokowania lądownika do „Columbii” na orbicie, co także mogło się potencjalnie zakończyć katastrofą. Ale legenda o kilkusekundowym opóźnieniu się pojawiła. NASA zresztą rozważała takie wprowadzenie opóźnienia, ale ostatecznie z tego zrezygnowano. Zresztą technicznie byłoby to trudne do zrealizowania.

Jednak opóźnienie było i zaraz je sobie tu rozliczymy.

Jasne jest, że australijskie telewizje, które wykorzystywały miejscowy sygnał z Sydney, nadawały obrazki bez istotnych opóźnień, nieznaczne opóźnienie wprowadzała naziemna sieć linii radiowych, co jest do pominięcia.

Natomiast do Houston sygnał był, jak omawialiśmy, przekazywany poprzez satelitę geostacjonarnego. Przypomnijmy sobie działanie takiego łącza, bo pojawi się tu nie jeden raz.

Czy pamiętamy jak wysoko nad Ziemią orbitują satelity geostacjonarne i dlaczego jest to akurat prawie 36 tysięcy kilometrów? Przypomnienie z fizyki: istotą satelity geostacjonarnego jest właśnie ten przymiotnik „geostacjonarny”: satelita musi się znajdować zawsze nad tym samym punktem na Ziemi, a planeta się obraca. Jednocześnie satelita musi poruszać się na orbicie z tak zwaną pierwszą prędkością kosmiczną dla danej odległości od Ziemi, czyli z taką prędkością, by nie spadał i nie odlatywał. Innymi słowy: gdy siła dośrodkowa wynikająca z masy satelity (po prostu jego ciężar) równoważy się z siłą odśrodkową, jakiej podlega ze względu na bezwładność każde ciało wirujące – jak kula w lasso. Takie warunki zachodzą wyłącznie na odległości 42 164 km od środka masy Ziemi, czyli właśnie na wysokości 35 782 kilometrów nad jej powierzchnią.

Dla łącza satelitarnego oznacza to, że sygnał wysłany z naziemnej satelitarnej stacji nadawczej dociera do stacji odbiorczej po przebyciu prawie 72 tysięcy kilometrów. Porusza się z prędkością światła, zatem jeden skok łącza satelitarnego opóźnia sygnał o 0,24 s. A zatem widzowie w Australii widzieli w swoich telewizorach sygnał z Sydney jakieś trzy dziesiąte sekundy wcześniej niż NASA w Houston. Nie wspominając na razie o reszcie świata.

Ale nie wszyscy Australijczycy. Sieci TV okolic miasta Perth nadawały obraz już po przejściu przez ten jeden skok satelitarny, korzystając z sygnału odebranego przez stację Moree, czyli przez tę samą, która wysyłała sygnał ku satelicie… Udostępniła jednak downlink ze Stanów Zjednoczonych, a nie uplink sygnału australijskiego. Może ze względów prawnych?

Wiemy już w jaki sposób obraz z różnych stacji oraz dźwięk z Goldstone znalazły się w Houston. Ale do naszych polskich telewizorów była jeszcze długa droga.

Oczywiście do dyspozycji były satelity serii Intelsat, które wisiały nad oceanami i były zdolne do przekazania równocześnie 4 programów TV. Interesuje nas kierunek europejski, a zatem oczywiste było wykorzystanie zawieszonego nad Atlantykiem satelity Intelsat III F-2 wystrzelonego w grudniu 1968 roku. Jak każdy z tej serii, satelita ten był wyposażony w nowoczesną, złożoną antenę typu stożkowego, ze stabilizacją położenia w kierunku Ziemi.

I właśnie ten mechanizm zawiódł 29 czerwca, na 3 tygodnie przed transmisją Apollo 11. Satelita w tej sytuacji okazał się zupełnie nieprzydatny do wykorzystania. Naprawiono go częściowo dopiero z końcem lipca, co dla Księżyca już niczego nie zmieniało.

Zatem utracono pechowo najprostszy sposób połączenia między USA a Europą.

Postanowiono zatem rzecz skomplikować, ale uzyskać cel: transmisja do Europy odbywała się poprzez stację naziemną Goldstone (tak, tę samą, która już odbierała sygnał z Australii, by podać go w drugą stronę, do Houston, a jednocześnie wysyłała tamże swój własny, ten słynny wadliwie ustawiony obraz, no i cały dźwięk), do której oczywiście sygnał z Houston docierał analogowymi po trasie o długości rzędu 2 tysięcy kilometrów.

Sygnał przechodził przez satelitę Intelsat III F-4 wiszącego nad Pacyfikiem, czyli na zachód od Stanów.

Łącze TV przechodziło dalej przez japońską stację naziemną Ibaraki, przechodziło łączami naziemnymi do stacji Yamaguchi:

i ostatecznie poprzez satelitę Intelsat III F-3 nad oceanem Indyjskim. I tu „już” byliśmy w domu, czyli w Europie:

Zauważmy, że poza trasą z Księżyca o długości 384 tysięcy kilometrów sygnał do Europy docierał dodatkowymi TRZEMA skokami satelitarnymi plus bardzo długą siecią linii naziemnych. Zatem przebył przez satelity dodatkowo 228 tysięcy kilometrów, a więc podlegał dodatkowemu opóźnieniu o jakieś 0,8 sekundy. Łączna długość trasy propagacji radiowej sygnału od anteny na lądowniku LM do naziemnej stacji satelitarnej w Europie może być szacowana na 616 tysięcy kilometrów, a opóźnienie na ponad 2 sekundy. No i dochodziły nieuniknione szumy.

Sygnał dotarł do Europy, ale właściwie dokąd? Tu mamy kolejną legendę.

Sygnał z Goonhilly nie był jedynym dostępnym w Europie. Często zapomina się o bawarskiej stacji satelitarnej w Raisting. Ta stacja była nowsza od Goonhilly i wiarygodne świadectwa wskazują, że Bruksela korzystała właśnie z jej sygnału.

Oczywiście centrala EBU była połączona także ze stacją brytyjską, ale istotą sprawy jest rzeczywiste wykorzystywanie tego czy drugiego źródła podczas pamiętnej transmisji.

Zatem sygnał TV jest w Europie, no ale… Tak jest. Europa powszechnie używa standardów 625-liniowych 25 obrazków/s, a przychodził obraz amerykański 525 linii 30 obrazów. A zatem – kolejny konwerter standardów!

Tak właśnie było — był konwerter. Jednak zarówno Goonhilly, jak Raisting były wyposażone w konwertery działające na zasadzie elektronicznej. Co dla przejścia od 525 do 625 i od 30 do 25 ramek dawało się wykonać i to w obie strony, w przeciwieństwie do radykalnie różnych standardów „księżycowego” i amerykańskiego, gdzie jedynym rozwiązaniem była konwersja optyczna.

z Pragi przez Ostrawę, Katowice do Warszawy.

Jak wyglądała dystrybucja sygnału do nadajników z warszawskiej centrali TV (wówczas Woronicza była w stadium rozruchu, główną siedzibą TV był Plac Powstańców Warszawy wraz z filią w Pałacu Kultury i Nauki) – widzieliśmy już w poprzednich filmach na tym kanale. Tyle że w roku 1969 trasy łączy rozsiewczych były nieco uboższe, bo jeszcze nie istniało tyle centrów nadawczych ile jest na schemacie z tych poprzednich filmów. Ale niczego to w gruncie rzeczy nie zmienia.

Skoro sygnały TV znalazły się z Australii lub z Kalifornii – w Houston, były wykorzystane oczywiście w sali operacyjnej i w celu wysłania do „reszty świata”. Ale uparta legenda mówi, że nie zostały udostępnione lokalnym telewizjom amerykańskim. Legenda ta ma dwie wersje: że tamtejsze telewizje musiały korzystać z własnych kamer TV skierowanych na główny ekran TV w centrum operacyjnym (byłoby to coś w rodzaju kiepskiej kolejnej konwersji optycznej) lub że sami budowali jakieś konwertery (jak z konieczności zrobili Australijczycy).

Trudno znaleźć w tych legendach sens techniczny, skoro ten sam sygnał był podawany z Houston ku naziemnej stacji satelitarnej. Dlaczego rzekomo byłyby problemy z lokalnymi sieciami TV? Rozległe i liczne sieci amerykańskie na co dzień korzystały z rozmaitych niezsynchronizowanych źródeł sygnału i nie ma tu żadnego kłopotu.

W rzeczywistości NASA podawała ten sygnał z normalnej postaci elektrycznej w amerykańskim standardzie, a sieci TV z niego korzystały. Być może pojawiła się tam jakaś telewizja, która się nie podłączyła i zdejmowała akcję kamerą z ekranu Houston, ale to nie była żadna zasada.

Rozpowszechniła się legenda, że beztroska NASA zagubiła nagrania z księżycowej aktywności Apollo 11. Spieszę sprostować: ta legenda jest całkowicie fałszywa. Wszystkie te nagrania są w pełni dostępne i stanowiły podstawę do współczesnych rekonstrukcji z coraz to lepszą jakością. Te rekonstrukcje są łatwo dostępne w sieci. I właściwie można by na ty sprostowaniu błędnej legendy poprzestać.

Ale prawda jest trochę inna. Zachowane zapisy obrazu zostały wykonane częściowo na taśmach magnetycznych, czyli po prostu na studyjnych magnetowidach, ale przeważająco znaną nam techniką telerekordingu, czyli na taśmach filmowych. Ponadto zapisy te zostały wykonane w Houston lub w Australii, ale już po konwersji do standardu amerykańskiego. W Houston, jak wiemy, doszedł degradujący wpływ analogowego skoku satelitarnego i kilku tysięcy kilometrów analogowych łączy naziemnych.

Dlatego od dawna istnieje pokusa, by użyć do rekonstrukcji nie tych telewizyjnych zapisów, lecz takich, których jakość jest najlepsza z możliwych: sygnałów TV PRZED jakąkolwiek konwersją, czyli w standardzie „księżycowym” 320 linii, 10 ramek. I problem z odnalezieniem zapisów obrazów dotyczy wyłącznie zapisów tych transmisji. Wbrew sensacjom zapoczątkowanym przez australijska gazetę.

Jak pamiętamy, sygnały TV były transportowane jako podsygnał w strumieniu danych telemetrycznych.  Zatem można przypuszczać, że istnieją w stacji radioteleskopu Parkes. Ale tam ich nie ma.

Dlatego NASA wszczęło 20 lat temu dotąd bezskuteczną dotąd akcję poszukiwania tych zapisów na taśmach na szpulach z taśmą calową. Właściwie powinny być w Centrum Lotów im. Goddarda, jednak w miejscach, w których powinny, takich taśm nie znaleziono. A ponadto – gdyby były, czy dało by się je dziś na czymkolwiek odczytać?

Tu NASA się popisała pozytywnie, ponieważ w Centrum Goddarda istnieje i jest utrzymywany jeden komplet urządzeń, który potrafi to zrobić. A nawet wypróbowano go: w roku 2006 odnaleziono w Perth taśmy telemetryczne z czasów Apollo i wysłano do analizy. Zapisy nie miały niczego wspólnego z Apollo 11, ale udowodniły, że odczyt takich nośników jest tam nadal możliwy.

Zapisy telemetryczne oczywiście nie mogły być zapisywane na magnetowidach TV, bo to zupełnie inny sygnał. Jednak okazało się, że w Parkes pracował przerobiony przez kogoś magnetowid telewizyjny (dwucalowy Ampex) dostosowany do zapisu obrazów z wolną analizą! I nawet coś nagrał, może całą aktywność księżycową Apollo 11. Ale… taśmy wysłano do jednego z uniwersytetów i nie znaleziono ich współcześnie.

Natomiast prawdopodobne losy oryginalnych taśm z zapisami telemetrycznymi z Parkes były takie: traktowano je jako zapisy zapasowe na wypadek awarii transmisji na żywo i konwersji obrazu. Ponieważ jedno i drugie się udało „na żywo”, a obrazy zostały zapisane na nośnikach telewizyjnych w Houston, te zapisy były zbyteczne. A ponieważ podczas programu „Landsat” brakowało taśm, egzemplarze taśm podstawowych i zapasowych z Parkes wykorzystano do ponownego zapisu, usuwając bezpowrotnie nagrania telemetryczne z Parkes. Szkoda. A może nie i zapisy znajda się w źle opisanych pudłach?

Cały czas opowiadaliśmy sobie o czarno-białej transmisji TV i o ograniczeniach pasma do kilkuset kiloherców. Ale przecież istniały kolorowe obrazy TV z tej misji. Tak, ale wyłącznie z wnętrza statku. Gdzie nie występowały ekstremalne kontrasty i głębokie cienie. Co jednak z pasmem? Przecież jak wiemy z jednego z poprzednich filmów, informacje o kolorze są zwykle w systemach kolorowych NTSC, PAL lub SECAM przesyłane na częstotliwości ponad 4 MHz.

Toteż kolor z kosmosu był transmitowany inaczej i mieścił się w pasmem kilkuset kHz. Aby tak się stało, nie było możliwe stosowanie wyrafinowanej elektroniki – kamery pracowały z obracającymi się filtrami kolorowymi napędzanymi silniczkiem.

Zresztą jak się potem okazało, ten silniczek objawił się wyraźnie na obrazie, gdyż w ramach układu elektronicznego kamery powstała szkodliwa „pętla mas” i sygnał zasilania wchodził na wizję. To te ciemne paski na lewej i prawej fotografii.

A zatem była to hybryda telewizji elektronicznej i dawnych pomysłów na kolor z lat 1940.

Z innych ciekawostek: opóźnienia na wypadek katastrofy wprawdzie nie było, istniał jednak plan działania na wypadek niemożności opuszczenia Księżyca przez Armstronga i Aldrina. Ale to nie należy do techniki.

Gdyż Rosjanie nie zdoławszy wysłać na Księżyc załogi, ani jako pierwsi, ani w ogóle, wysłali tam sondę bezzałogową Luna 15. Zresztą w zakresie programu naukowego takich sondy Rosjanie chyba długo jeszcze przodowali. Tym razem jednak udana misja Łuny mogłaby pokazać światu przewrotnie pojęty sukces radziecki: „patrzcie Amerykanie, narażacie ludzi, a nasza sonda przyniesie podobny dorobek poznawczy i nikogo nie naraża”.

„Ilustrowana encyklopedia dla wszystkich: Kosmonautyka” tłumaczona w radzieckiego wydania z roku 1970 opisuje tę podwójną katastrofę w charakterystyczny sposób: „Po wykonaniu 52 okrążeń Księżyca sonda osiągnęła jego powierzchnię”. No tak, aż się grunt zatrząsł…

W każdym razie rozbiła się z silnym wstrząsem, a sejsmograf go zarejestrował. Działo się to podczas snu astronautów na 2 h przed startem ku Collinsowi.

I to był koniec prób udowadniania sobie kto w wyścigu na Księżyc wygrał. Późniejsza rywalizacja polegała na zupełnie innym rodzaju „ścigania się”, a nawet doszło do chwalebnej współpracy w ramach programu Sojuz-Apollo, co jest jednak zupełnie, ale to zupełnie inną historią. A i sowieckie roboty Łunochod zrobiły dla nauki wiele dobrego.

A na Księżycu doszło odtąd do wielu lądowań i do wielu misji okrążających naszego satelitę.

A potem rzecz się usprawniła. Kolejne misje Apollo prowadziły już transmisje z Księżyca w kolorze. No, nie tak od razu: transmisja Apollo 12 się nie zdążyła odbyć, bo astronauta przypadkowo skierował ją ku Słońcu i nieodwracalnie uszkodził widikon. Z kolei Apollo 13 – wiadomo, nie doleciał. Potem już poszło. Pokazano nawet start modułu załogowego ku orbicie.

Na kolejne transmisje czekamy prawie od 60 lat. Gdy zajdą – może i o nich sobie opowiemy. Analogowo jednak z pewnością już nie będzie.

I może znów jakiś uznany zespół rockowy (albo inny tym razem) na tę okazję skomponuje i wykona na żywo utwór muzyczny?

Niegdyś gorąca i pełna dobrych i złych emocji sala operacyjna w Houston ucichła… Z biegiem lat została porzucona. Na szczęście odtworzono ją i teraz właściwie pełni rolę muzeum, pewnie czasem scenografii do różnych produkcji wideo. Tak to teraz wygląda.

1. Nie tylko „nieomal”, bo część zapisów tej transmisji przechowywanych w Houston naprawdę została dokonana na filmowej taśmie telerekordingowej. ↩︎

Przez godzinę opowiadałem tu o pierwszej transmisji TV z Księżyca.

Teraz dodatek: relacja z kilkunastominutowej ostatniej fazy lądowania modułu księżycowego LM Apollo 11. Słuchamy i śledzimy (polskie tłumaczenia) rozmowy Houston z lunonautami Armstrongiem, Aldrinem i Collinsem, a także „podsłuchujemy” kanał interkomowy Dyrektora Lotu w Houston.

Sposób prowadzenia tych rozmów, fachowość i spokojne podejście uczestników tego procesu (choć towarzyszył im z pewnością stress, którego nikomu nie życzę), wypływający z tego wszystkiego wniosek o „doskonałej niedoskonałości” skomplikowanych elementów tej akcji — to wszystko uważam za warte pokazania i potraktowania jako materiał szkoleniowy dla rozmaitych wymagających akcji.

Nie zawsze się do końca rozumieli w pospiechu, nie wszystko zadziałało do końca według planu, lecz opanowanie „szefa” (Flight Director) było modelowe. Gene Kranz do dzisiaj w swoim godnym szacunku wieku opowiada o tym w ciekawy sposób.

Zobaczmy jak to było, od dziś licząc, 57 lat temu, w lipcu 1969.

Warto przyswoić znaczenie slangu komunikacyjnego używanego przez NASA:

• ‘roger’ oznacza zasadniczo „odebrałem twój komunikat”
• ‘copy’ oznacza zasadniczo „odebrałem i wykorzystam do dalszej akcji twój komunikat; odebrałem i potwierdzam zrozumienie”

W praktyce w szybkiej wymianie komunikatów nie zawsze te znaczenia są ściśle przestrzegane…

Nadto warto zauważyć częste użycie haseł oznaczających kontynuację lub zaniechanie dalszej procedury: ‘go’ i jego przeciwieństwo ‘no-go’, a także w odniesieniu do pozostania na powierzchni Księżyca: ‘stay’ oraz ‘no-stay’

W tle {na środku panoramy dźwiękowej} czasami słychać krótkie, jednozdaniowe relacje tzw. Public Affirs Officer – rodzaj rzecznika podającego najważniejsze informacje publiczności w Centrum Kontroli Lotów. Nie tłumaczyłem jego wypowiedzi, bo są tylko streszczeniem akcji, którą obserwujemy w szczegółach.

Internet jest pełen ciekawych materiałów na ten temat. Szukających zapraszam najpierw na https://apollojournals.org/