Длительность передачи сигнала "Марс-3"
Кадр из фильма [8]
Как уже отмечалось ранее, в различных источниках нет согласия о том, сколько времени длилась передача первого сигнала с Марса. Приводились данные в 14.5, 20 и 40 секунд; в работе [20] указано значение длительности передачи панорамы в 19.7 секунд. Можно предположить, что замеры длительности передачи производились во время прямого приёма сигнала. Вот как этот момент описывается в замечательной книге Ю. Маркова [21]:
От волнения перехватило дыхание.
16 часов 50 минут 35 секунд. Есть сигнал с поверхности планеты! Мягкая посадка совершена! Идет видеосигнал. Он должен "нарисовать" картинку-панораму окружающего ландшафта. Но что это? Видеосигнал пропадает... Огорчение безмерно. Но предаваться ему некогда: сеанс связи с орбитальным аппаратом продолжается. Включается жидкостный ракетный двигатель, аппарат тормозится и плавно переходит на ареоцентрическую орбиту.
Надо понимать, что эта цитата является художественной гиперболой, мифологизирующей реальное событие. Во время получения сигнала со спускаемого аппарата орбитальный модуль начинал торможение для выхода на орбиту и никак не мог транслировать сигнал в реальном времени: для передачи требовалась как минимум ориентация аппарата остронаправленной антенной на Землю. Поэтому корректной является информация, что передача на Землю шла в записи, на пониженной в 4 раза скорости. В [22] указано, что запись передавалась "в сеансах связи 2-5 декабря", то есть была воспроизведена как минимум два раза.
Так что следует признать, что вопрос, сколько времени "проработал" спускаемый аппарат "Марс-3", осуществляя радиопередачу, не может иметь точного ответа. Потому, что на Земле нет других данных, кроме полученной записи сигналов, переданных аппаратом, принятых и записанных на орбитальном модуле, воспроизведённых с магнитной проволоки и принятыми радиосистемами на Земле. Соответственно, факторами, лимитирующими длительность передачи, является не только собственно время жизни аппарата на поверхности планеты в исправном состоянии, но и способность орбитального аппарата принять и передать на Землю принятый сигнал. Сам спускаемый аппарат мог полностью отработать положенную циклограмму сеанса связи при том, что на Земле оказалось бы напечатанными лишь несколько неразборчивых фрагментов.
На основании анализа имеющихся отпечатков сигнала мы можем оценить длительность принятого на Земле сигнала. Известно, что скорость передачи с камеры СА "Марс-3" была аналогичная камерам "Луноходов" ([2], [5] и др.): за одну секунду с камеры передавались четыре строки изображения, а в строке было 500 телевизионных элементов изображения - аналоговых пикселей.
Посчитаем строки в имеющихся у нас исходных отпечатках, узнаем длительность передачи каждого из них. Детализация первых двух сканов вполне достаточна для прямого подсчёта.
Отпечаток сигнала с Рис.1 содержит 77 телевизионных строк, что соответствует 19.25 секундам передачи. Возможно, несколько строчек пострадали при подготовке скана к отправке по электронной почте.
Отпечаток сигнала с Рис.2 содержит 78 телевизионных строк, что соответствует 19.5 секундам передачи. Учитывая распространённую в источниках цифру в 79 полученных строк сигнала ([5], [8] и др.) можно сказать, что это округлённо составляет 20 секунд сигнала. В [5] указывается, что из принятых 79 строк сигнала только 59 являются разборчивыми. 59 строк передаются 14.75 секунд, что близко к известной нам минимальной оценке длительности сигнала.
На Рис.3 отдельные строки телесигнала не различимы, но мы можем оценить их количество с использованием пропорции. Получаются следующие оценки для фрагментов сигнала:
Ранее мы убедились, что весь отпечаток сигнала на Рис.3 аутентичен, он принят с СА Марс-3. Видно, что длительность непустого фрагмента составляет более 44 секунд (близко к указанному в [6]) и примерно 178 строчек, а полная длительность всего достоверного сигнала на Рис.3 составляет чуть более минуты! На самом деле, мы не можем точно сказать, где на изображении кончается передача сигнала: вполне возможно, что на последней шумоподобной полоске сигнал не оборвался, а продолжилась передача чёрного фрагмента с околонулевым уровнем сигнала.
Но тогда почему же, по какой причине сведения о "20 секундах с Марса" [23] кочуют из статьи в статью? Ответ содержится в письме Арнольда Сергеевича Селиванова:
...Имеет смысл сосредоточиться на обработке сигнала, полученного с телевизионной камеры. Этот сигнал имеет характерную структуру, состоящую из прямого хода, содержащего видеоинформацию и импульса обратного хода (ИОХ) со служебной информацией. Причем такая структура с работающей камеры идет всегда и не зависит от освещенности объекта съемки. Другими словами, если в исследуемом сигнале (например, шумах) отсутствует указанная структура, то это не сигнал с камеры.
То есть, общеизвестные 20 секунд - это не длительность передачи данных с СА "Марс-3", а лишь оценка длительности фрагмента, содержавшего видеоизображение на основании критерия, считавшегося технически бесспорным: наличия в отпечатке участка ИОХ. Остальные фрагменты отпечатка сигнала, не содержащих ИОХ, Селиванов классифицировал как шумы в канале передачи и считал их не заслуживающими внимания для анализа. Впрочем, в этом вопросе "не всё так однозначно" - согласно циклограмме работы спускаемого аппарата, передатчики включались одновременно с камерами, поэтому шумоподобный фрагмент сигнала мог быть порождён только камерой, пусть и с сильными искажениями.
Подытоживая, на основании измерения фрагмента сигнала с Рис.3 мы можем заключить, что передача с СА "Марс-3" длилась не менее 62 секунд. К сожалению, не вся принятая информация доступна нам для анализа.
Ссылки:
[1] Маров М.Я., Хантресс У.Т. "Советские роботы в Солнечной системе. Технологии и открытия" М., Физматлит, 2013
https://epizodyspace.ru/bibl/marov/sovetskie/01.html
[2] Perminov V.G. “Difficult Road to Mars”, Monographs in aerospace history, 15, July 1999
https://history.nasa.gov/monograph15.pdf
[5] Селиванов А.С. “О первой панораме с поверхности Марса”. Журнал “Астрономический вестник”, 2013, том 47, №3, с.198-200
http://naukarus.com/o-pervoy-panorame-s-poverhnosti-marsa
[6] Виницкий А.С. (ред.) “Радиосистемы межпланетных космических аппаратов” М., “Радио и Связь”, 1993
http://sovams.narod.ru/Telemetry/amsradio.html
[8] Фильм BBC “The Planets”, Episode 6, 1999. http://www.dailymotion.com/video/x1k3k7j
[13] http://old.rgantd.ru/nauchnye-trudy-i-publikatsii/iz-istorii-sozdaniya-kosmicheskogo-televideniya.shtml
[20] Rozhdestvenskiy M.K., Shkirina V.I. “Mars 3: Estimate of Parameters of the Atmosphere at the Landing Point of the Spacecraft” Academy of Sciences USSR, Moscow, 1973, Unpublished Report. NASA TT F-14 907, Apr. 1973
https://epizodyspace.ru/bibl/inostr-yazyki/nasa/mars-3.pdf
[21] Марков Ю.М. “Курс на Марс”, М.: Машиностроение, 1989
https://epizodyspace.ru/bibl/markov/02.html
[22] Сообщение ТАСС "Спускаемый аппарат советской автоматической станции "Марс-3" осуществил мягкую посадку на Марс", "Правда", 8.12.1971 г.
https://epizodyspace.ru/bibl/osvoen-kosm-pr-sssr/1971/06.html
[23] Donald Mitchell “20 Seconds on Mars”
https://donpmitchell.wordpress.com/2013/05/24/20-seconds-on-mars