АСТРОНОМИЧЕСКИЙ ВЕСТНИК, 2012, том 46, № 5, с. 412-414
УДК 523.42
НЕОБЫЧНЫЕ ДЕТАЛИ НА ПАНОРАМЕ ВЕНЕРЫ-13: АНОМАЛИИ ПЕРЕДАЧИ ВИДЕОСИГНАЛА, А НЕ ФОРМЫ ЖИЗНИ?
© 2012 г. Дон П. Митчелл
Поступила в редакцию 27.01.2012 г.
Некоторые особенности передачи видеоизображений с КА Венера-13 объясняются как возможные артефакты телеметрической системы. Одна из особенностей может быть тенью, появившейся в результате изменения освещения.
Недавно появившаяся статья указывает на некоторые особенности видеоданных, переданных КА Венера-13 с поверхности Венеры, и в связи с этим в ней обсуждается возможность существования высокотемпературных форм жизни (Ксан-фомалити, 2012). Предлагается альтернативное объяснение этих особенностей на основе рассмотрения характеристик радио-телеметрической системы КА.
Во-первых, кратко напомним особенности проекта Венера-13, имеющие отношение к делу. Четырехтонный КА Венера-13 на подлете к Венере 28 февраля 1982 г. разделился на посадочный модуль и большой пролетный аппарат. Первого марта они достигли планеты и модуль произвел посадку в 03:57:21 иТС. Через несколько минут, после бурения поверхности и проведения минералогического анализа, две панорамные камеры начали сканирование поверхности сквозь толстые кварцевые окна. Чувствительные фотоумножители и электронный блок производили видеосигнал (8еИуапоу и др., 1983а). Видеосигналы передавались с посадочного на пролетный аппарат на длине волны 2 м. На пролетном аппарате сигналы перемодулировались и направлялись на Землю с помощью большой параболической антенны, а также записывались на магнитную ленту (Виницкий, 1993; Молотов, 2004).
Как часть общей концепции дублирования, видеосигнал передавался на землю одновременно двумя различными радиосистемами. На длине волны 32 см цифровой видеосигнал передавался неизмененным, с использованием схемы импульс-но-кодовой модуляции (ИКМ). При этом двоичные числа, соответствующие пикселям изображения, передавались побитно. Строки вертикального сканирования состояли из 252 пикселей, каждый содержал 9 бит яркости и 1 бит четности. Сканирование каждой строки занимало 0.82 с, что дает скорость передачи 3072 бит/с для каждой камеры.
Одновременно другая радиосистема передавала видеосигнал на длине волны 5 см, используя импульсный магнетрон. При этом пиксели коди-
ровались как временные интервалы между 25-ки-ловаттными микроволновыми импульсами. В этой системе данные передавались по шесть бит одновременно со скоростью 512 чисел в секунду. Интервалы между импульсами отображали числа m-м кодом, где m = 128 (Молотов, 2004). Эта система кодирования упоминалась как ортогональная, биортогональная или би-симплексная; скрывающаяся за этими терминами точная схема кодирования неизвестна. Соответствующая схема передачи данных известна как pulse-position modulation (PPM), или время-импульсная модуляция (ВИМ).
Кроме того, видеосигналы с посадочных аппаратов записывались на борту на два цифровых магнитофона EA-079 и передавались на Землю в дальнейших сеансах связи. На обоих КА Венера-13 и -14 один из магнитофонов был испорчен или работал нестабильно (НПО Лавочкина, 2002). Если эти магнитофоны подобны использованным на Венере-15, в них могла использоваться схема коррекции ошибок Нордстрома—Робинсона (Молотов, 2004).
На рис. 1 показана часть необработанного видеокадра, по всей видимости, переданного с помощью импульсно-кодовой модуляции. Видеокадр несет типичные следы этой схемы кодирования: ошибки передачи отдельных битов порождают характерный шум вида "соль с перцем". На рис. 2 показана та же часть видеокадра в особой схеме передачи, демонстрирующей совершенно другие характеристики шумов. Уровень шума при особой схеме остается практически неизменным до конца передачи, тогда как сигнал ИКМ существенно более зашумлен ближе к концу. Можно ожидать, что какие-либо ошибки передачи бит возникали при ИКМ-передаче от посадочного аппарата на метровых волнах, и действительно, небольшая доля шума "соль с перцем", присущего ИКМ, видна в передачах по особой схеме. Но большая часть шума ИКМ-видеокадров должна возникать на линии межпланетной радиосвязи КА—Земля.
НЕОБЫЧНЫЕ ДЕТАЛИ НА ПАНОРАМЕ ВЕНЕРЫ-13
413
Рис. 1. Изображение с КА Венера-13, предположительно переданное с помощью ИКМ.
Рис. 2. Та же часть изображения с КА Венера-13, что и на рис. 1, переданная по особой схеме. Объект "Скорпион" показан темной стрелкой.
Один из аномальных объектов из статьи Л.В. Ксанфомалити, в форме "скорпиона", обозначен стрелкой на рис. 2. Однако эта особенность полностью отсутствует на ИКМ-передаче, рис. 1.
Для лучшего понимания, как могут возникать артефакты, подобные "скорпиону", мы приводим на рис. 3 логарифмический точечный график интенсивностей пикселей изображения, переданного с помощью ИКМ, в зависимости от таких же интенсивностей, переданных способом особой модуляции, для 3500 строк изображения. Вдоль диагонали расположены точки, для которых видеосигналы, переданные двумя способами, равны. Разброс точек вокруг диагонали по горизонтали соответствует ошибкам в битах при импульсно-кодовой модуляции видеосигнала. При особом способе передачи шум менее случаен и формирует геометрически-правильные группы точек. Одной из причин этого может быть то, что ошибки интенсивности при особой передаче зависят от яркости изображения. Они могут следовать за кривыми постоянной яркости (изофотами) и, таким образом, создавать структуры, уловимые глазом. В случае "скорпиона", возможно, иллюзия частей тела создается цепочкой щебня или гальки, окруженной точками шума при особой передаче.
Откуда взялись видеоизображения, переданные особым способом? Одна из возможностей, что это результат ВИМ-передачи данных. Казалось бы, ошибки при время-импульсной схеме должны давать лишь небольшие изменения в младших битах сигнала, но система помехоустойчивого кодирования должна широко разносить эти значения. Вполне возможно, что геометрические структуры на точечной диаграмме возникают в результате этой неизвестной схемы кодирования. Другая возможность, что это результат воспроизведения с бортовых магнитофонов, при этом возможны ошибки кодирования-декодирования записанных данных. Особым способом передавались только данные камеры II КА Венера-13 и камеры I КА Венера-14, что не противоречит сообщениям о неисправностях одного из магнитофонов на каждом из КА.
Еще одна особенность, темная структура под пенетрометром ПрОП-В, названа Л.В. Ксанфомалити "черный лоскут". Этот объект наблюдался вначале видеопередачи, но, когда камера возвращалась к тому же месту в последующих сканах, темного объекта уже не было видно. Возможность изменения элементов изображения из-за ветра или коррозии титановых деталей обсуждалась создателями проекта Венера-13 (8еЦуапоу и др., 1983Ь).
На первых опубликованных фотографиях этой области видна практически черная деталь на ближней стороне рабочего органа пенетрометра, находящегося на дальнем конце выдвинутой рамы. Используя сигнал фотометрического клина и технику радиометрической самокалибровки, описанную Мк8ипа§а и №уаг (1999), автор получил новую функцию отклика камеры для снимков Венеры. В обработанной версии фотографий (рис. 4) так называемый "черный лоскут" выглядит тенью, которая, однако, исчезает в следующем скане, сделанном 26 минутами позже.
Откуда могут возникать и почему исчезают тени? Общепринято, что освещение поверхности Венеры осуществляется равномерным свечением верхней полусферы, светом, полностью диффуз-но рассеянным высотными облачными слоями и
Рис. 3. Зависимость интенсивностей пикселей изображения, переданного способом особой модуляции (по вертикали), от таких же интенсивностей, переданных с помощью ИКМ (по горизонтали).
414
ДОН П. МИТЧЕЛЛ
Рис. 4. Изменение тени под пенетрометром ПрОП-В.
молекулами газа в плотной атмосфере. Однако Grieger с коллегами недавно обнаружили свидетельства облачного слоя недалеко от поверхности Венеры (Grieger и др., 2003). Возможна ли ситуация, что низкое облако, проходившее над местом посадки, создало бы меняющееся во времени распределение освещенности?
Возможность существования высокотемпературной жизни завораживает, но особенности на видеокадрах КА Венера-13, вероятно, имеют менее возвышенное объяснение. В любом случае, противоречия порождают новые вопросы о данных с посадочных аппаратов и об условиях освещенности на Венере. Будем надеяться, это возбудит интерес к будущим венерианским проектам. СССР десять раз осуществлял посадку на поверхность Венеры, но последний из космических аппаратов сделал это в 1985 г.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
Виницкий А.С. (ред.) Радиосистемы межпланетных космических аппаратов. М.: Радио и связь, 1993.
Ксанфомалити Л.В. Венера как естественная лаборатория для поиска жизни в условиях высоких температур: о событиях на планете 1 марта 1982 г. // Астрон. вестн. 2012. Т. 46. № 1. С. 44-57. (Ksanfo-mality L.V. Vfenus as a natural laboratory for search of life in high temperature conditions: Events on the planet Venus on March 1, 1982 // Sol. Syst. Res. 2012. V. 46. № 1. Р. 41-53.)
НПО им. С.А. Лавочкина, Венера-13 иВенера-14, http:// www.laspace.ru/rus/venera1314.php, 2002.
Молотов Е.П. Наземные радиотехнические системы управления космическими аппаратами. М.: Физ-матлит, 2004.
Grieger B., Ignatiev N.I., Noekzema N.M., Keller H.U. Indication of a near-surface cloud layer on Vfenus from re-analysis of Venera 13/14 spectrophotometer data // Proc. Int. Workshop Planetary Probe Atmospheric Entry and Descent Trajectory Analysis, Lisbon, 2003.
Mitsunaga T, Nayar S.K. Radiometric self calibration, CVPR // IEEE Comp. Soc. Conf. Fort Collins, Colo., 1999.
Selivanov A.S., Gektin Yu.M, Gerasimov M.A., et al. Continued television study of the surface of Vfenus from Landing Craft // Cosm. Res. 1983a. V. 21. № 2. P. 122-129.
Selivanov A.S., Gektin Yu.M., Naraeva M.K., et al. Dynamic phenomena detected in panoramas of the surface of Vfenus transmitted by the Vfenera 13 // Cosm. Res. 1983b. V. 21. № 2. P. 145-149.
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.