为什么嫦娥六号月球起飞的画面又卡又模糊,而52年前阿波罗飞船起飞的画面却高清又流畅呢?
6月4日早上,嫦娥六号月背挖宝成功,五星红旗插上了月球背面。
这是着陆器拍到的起飞画面,嫦娥六号上升器已经从月球背面起飞,整个任务已经成功了一半。
起飞画面
咱们明明有每秒1个G网速的鹊桥二号,结果画面还是明显卡顿。画面右上角是着陆器金色外衣反射太阳光导致的炫光。
降落的时候也是,一帧一帧卡得很,而五十多年前美国阿波罗飞船降落和起飞画面却很清晰,镜头甚至还能追踪,怎么做到的呢?
美国当年的起飞画面
先来看下面这个画面,这是嫦娥六号在月球背面的真实照片,今天刚刚公开的,可以看到它正伸出钻头,准备挖土。
但是,是谁给嫦娥六号拍下这张照片的呢?外星人吗?当然不是,大家注意照片右下角,有一道车辙印。
是的没错,嫦娥六号其实带了一个非常小的四轮月球车,就是这个东西,小小的,甚至有点萌啊,它有且只有一个任务,就是拍照。
在嫦娥六号着陆之后,它会直接掉下来,慢慢爬到几米外的地方,转身拍下了这张照片,然后传给嫦娥六号,再通过鹊桥二号传回地球。
所以啊,我们为了给嫦娥六号拍全身照,真的花了很多心思。这个迷你月球车,有一个专门的名字:分离相机。
咱们祝融号火星车也带了一个分离相机,拍下了祝融号与着陆器的合影,还拍到了火星车移动、转弯,很多精彩的画面。
(火星车分离相机)
(分离相机拍到的祝融号和着陆器)
除了分离相机,嫦娥六号着陆器另外还有8个相机:监视A/B、监视C、监视D、近摄甲/乙、钻取监视、远摄、分离相机。
其中监视相机C,负责监控样品的初级封装过程,是从下往上拍的。嫦娥六号起飞的画面,就是这个相机C拍下来的,它这个角度刚好可以把起飞的过程拍下来。
那么回到开头的问题,为什么画面会卡顿呢?
诶,这就像我国火箭发射、一级分离的时候,也经常会卡顿一下。这是因为我国在航天器的监视相机上,一般都是选择360P或480P的低分辨率相机,这个分辨率已经足够完成监控任务了,而且可以节省数据传输的带宽。
为什么有了鹊桥二号,每秒可以传送一部电影,还是要“节省带宽”,而不是像星舰那样高清直播呢?
其实原因也很现实,一条网线有两个端口,鹊桥二号只是月球的一头,而我们地球这边的另一头,要用到地面站,组成一个全球的观测网络,才能确保24小时流畅收发信号。
但是我们国家不像美国那样,全球到处都是基地,我们只在少数国家有一些航天测控站,这就经常会限制我们的信号。
比如阿根廷测控站,这个位置就很关键,它刚好在我们的脚底下,地球的另一端,刚好可以跟我们本土的测控站互补。
(阿根廷深空站,位置很关键)
(阿根廷深空站的35米天线)
但是阿根廷测控站最近几年才建成,还经常受到第三方的干扰和阻碍。对,这个第三方就是美国,今年2月,还传出了美国向阿根廷施加压力,要求停止中方测控站的运行。
由于这些非技术的原因,我们在月球探测任务上,需要尽可能把带宽留给科研数据和控制信号这些核心任务。像直播啊、拍照拍视频这些方面,还是比较保守,能省则省,有的看就行了。如果太高调,可能也不是好事。
(航天处处体现着综合国力)
有朋友会说,我们不是有好多艘远望测量船吗?
确实,由于外国地面站不靠谱,我们的深空探测任务非常依赖远望测量船,每次月球探测,都要先把他们派到各个大洋上,在海上一待就是几个月。
这种任务其实很辛苦的,在远海漂泊几个月,还要盯着数据传送,压力很大,就算人受得了,船都受不了。
你看这是今年远望5号回国时,网友拍到的画面,船头锈迹斑斑,到处都是跟海浪搏斗过后的痕迹,回来之后就要花几个月维护保养,然后下一次又轮换出去。虽然我们已经在建造新的远望测量船,但是船上的条件再好,跟陆地上还是没法比的。
(船体锈迹斑斑,满身沧桑)
正是由于这些大家很少关注的幕后原因,我们就算有了鹊桥二号,也不太舍得用宝贵的带宽来搞高清直播,依然保留着“祖传低清画质”。
而美国由于全球军事力量的存在,美国航天就不太容易受到地理上的限制。比如说1969年阿波罗载人登月任务,他们就调用了澳大利亚的大口径射电望远镜,充当传送信号的天线。
同样由于美国海军很强,航母满世界跑,他们的飞船就喜欢用水上降落的方式,但我们就不能这么搞,万一被别人捞走了咋整。
所以神舟飞船是陆地降落,但我国新一代飞船就可以海上降落,因为我们现在已经有了好几艘航母大平板。航天实力,不光是航天方面的技术水平,也跟国家的综合国力息息相关。
那最后说一下阿波罗飞船月球起飞的质疑,这个画面,是阿波罗17号返回时,从月球车上遥控拍摄的,是一种机械定时控制装置,来调整相机的俯仰角,追踪拍摄登月舱起飞。
(月球车上的摄像机,用来追踪拍摄起飞)
但是实际上,从阿波罗15号开始,NASA就尝试了这个办法,但是第一次失败了,根本没拍到;
阿波罗16号第二次尝试,还是失败了,相机没有定时抬头。然后又在地面上做了大量的测试和调整;
(就是这个摄像机,留在了月球上)
直到第三次也就是阿波罗17号,才终于定时跟踪到了起飞,拍到了比较理想的画面。
但是现在有些朋友误以为每一次阿波罗任务都拍到了这种起飞跟踪的画面,然后质疑是造假,其实不是这样的。
阿波罗11号的直播画面是黑白的模拟信号,分辨率也只有320P,帧数只有10,非常模糊;
(阿波罗11号的直播画面)
阿波罗17号的起飞画面改进成了每秒30帧、彩色画面,但也不是胶卷拍摄的,而是电子枪摄像机、信号实时传送,这种模拟电视信号只相当于100K每秒的网速,是1950年代就有的技术。
(阿波罗17号的直播画面,有所改进,但依然不清晰)
后来我们看到的高清照片和视频,其实宇航员带回来的胶卷,然后再翻拍的,不是直播的画面,实际上当时的直播非常模糊。
总而言之,想在月球搞高清直播,其实是一个系统工程,不光是有鹊桥二号就够了,等以后我们在月球上建设了月球通信导航星座,还要在地球上建设更强大的全球测控网络,估计那时候咱们的航天员就可以在月球上随便上网刷头条、看大家的评论了。