Масштабні відео 4K з космосу, зняті камерою α7S II

З японського експериментального модуля "Кібо" на Міжнародній космічній станції 

За допомогою камери α7S II успішно відзнято перший у світі відеоматеріал 4K комерційного рівня в космосі.

Нову знімальну систему на базі α7S II встановлено на відкритій дослідній платформі японського модуля "Кібо" Міжнародної космічної станції.

9 грудня 2016 року з космічного центру Танегасіма, найбільшого в Японії ракетно-пускового комплексу, було запущено KOUNOTORI – японський вантажний космічний корабель H-II, який обслуговує Міжнародну космічну станцію. Його обладнано революційною камерою α7S II від Sony, що дає змогу надсилати з космосу на Землю відеозображення у форматі 4K або Full HD та фотографії з роздільною здатністю 12 мегапікселів.
Міжнародна космічна станція рухається по орбіті на відстані 400 кілометрів від Землі зі швидкістю близько 8 км/с (швидше за політ кулі) і проходить коло за 90 хвилин, виконуючи 16 орбітальних кіл за добу.
Чому для зйомки в цих неймовірних умовах у космосі обрали саме камеру α7S II та які об’єкти вона має знімати? Ми поговорили з Тошитамі Ікеда, головним інженером Агентства аерокосмічних досліджень Японії (JAXA), відповідальним за систему зйомки у відкритому космосі.

(Інтерв’ю проведено 13 грудня 2016 року.)

Зйомка зображень, які можна побачити лише з космосу

Незвичні природні явища та зміна вигляду Землі з космосу.

– Насамперед, чи не могли б ви розказати про призначення та функції зйомок камерою у відкритому космосі?

Камера для зйомки у відкритому космосі має робити чіткі знімки Землі з Міжнародної космічної станції. Завдяки можливості отримувати виняткові масштабні знімки з космосу ми можемо бачити й оцінювати аспекти, не видимі з поверхні Землі, зокрема обсяг і ступінь впливу великих екологічних катастроф. Можна також досліджувати стан екосистеми, фіксуючи зміни за допомогою інтервальної зйомки певних об’єктів і регіонів. Наприклад, зйомка з космосу дає змогу відстежувати зміну кольору моря на знімках підводного вулкану та спостерігати за рухом дрейфуючих крижин. Демонструючи масштаби змін, що відбуваються на Землі, ми допомагаємо людям краще усвідомити глобальні екологічні проблеми. А поширюючи зображення, які не можна отримати на Землі, ми прагнемо підвищити інтерес суспільства до космічних проектів. 

– α7S II може знімати фото й відео. Як розділяються ці функції?

На мою думку, рухоме зображення дуже реалістично передає динамічні сцени в космосі – політ вантажних космічних кораблів, наприклад KOUNOTORI, що наближається або віддаляється від МКС, або проходження станцією Японського архіпелагу з півдня на північ. З іншого боку, фотографії краще передають кольори, тому фотозйомка більш придатна для дослідження малопомітних явищ, як-от зміни кольору океану та лісів.

α7S II – зйомка з високою чутливістю та перше у світі відео у форматі 4K, зняте за бортом Міжнародної космічної станції

Можливість нічної зйомки поверхні Землі та яскраві знімки космосу

– Розкажіть, чому камеру α7S II обрали для зйомки у відкритому космосі.

Для цих задач відмінно підходить α7S II, що має вбудований інтерфейс USB та підтримує командне керування, завдяки чому технічно легко використовувати її для зйомки у відкритому космосі. Окрім того, певні природні явища, наприклад північне сяйво чи метеоритний дощ, виглядають інакше з космосу. Для такої зйомки ідеально підходить нічний режим із високою чутливістю, який передбачено у камері α7S II. МКС проходить одну орбіту за 90 хвилин, і з попередньою системою не було жодної можливості використовувати нічну зйомку кожні 45 хвилин. Я покладаюся на чудові характеристики цієї камери, зокрема можливість знімати навіть в умовах наднизької освітленості вночі.

– На мою думку, багато надій покладається на відеозйомку з космосу у форматі 4K.

Безперечно, можливість записувати відео у форматі 4K відіграє важливу роль. Уперше фотоапарат комерційного рівня встановлено за бортом МКС для зйомки у форматі 4K. І я сподіваюся, що ми зможемо отримати матеріали безпрецедентної якості. Спочатку планувалося використовувати камеру α7S. У 2016 році її вирішили замінити на модель другого покоління, α7S II, яка підтримує записування відео у форматі 4K. Часу на встановлення камери й повторні випробування було дуже мало. На щастя, моделі α7S і α7S II мають сумісні системи керування та в них використовуються однакові матриці – це прискорило певні етапи робіт. Однак окремі елементи та програмне забезпечення мають відмінності (наприклад, дещо відрізняється послідовність дій під час увімкнення живлення), тож нам довелося додатково над цим попрацювати.
Інженери компанії Sony надали нам інформацію про оновлення вбудованого програмного забезпечення й відмінності в роботі моделей α7S і α7S II. Ми провели необхідні дослідження та внесли зміни до модуля "Кібо".
Ми покладаємо великі надії на цю камеру, здатну вести зйомку в форматі 4K у відкритому космосі.

– Окрім відео 4K, які відмінності від попередньої моделі має ця камера для зйомки у відкритому космосі?

Раніше встановлену на зовнішній дослідній платформі "Кібо" камеру було спрямовано до Землі. Тепер використовується кріплення з можливістю руху за двома осями: навіть коли камеру спрямовано до Землі, вона може рухатися й знімати космос.

Камера α7S II з об’єктивом [FE PZ 28-135mm F4 G OSS] для зйомки за бортом Міжнародної космічної станції

[Японський експериментальний модуль "Кібо" із кріпленням камери, вид ззовні]

Камеру закріплено в крайній точці дослідної платформи японського модуля "Кібо", що дає змогу здійснювати зйомку як Землі, так і космосу. Модуль обладнано повітряним шлюзом і роботизованим маніпулятором, які використовуються для переміщення й налаштування обладнання для спостережень і дослідів без виходу астронавтів у космос.

Джерело: JAXA

Джерело: JAXA

Японський експериментальний модуль (JEM)

Японський експериментальний модуль (JEM)

1. Герметичний відсік 2. Експериментальний вантажний модуль (герметичний відсік) 3. Повітряний шлюз JEM 4. Система дистанційного маніпулятора JEM 5. Зовнішня дослідна платформа 6. Місце встановлення α7S II

Мала зовнішня дослідна платформа для заміни на борту (i-SEEP) і модуль фотоапарата


i-SEEP і модуль фотоапарата 

Комплексні випробування для безпечної та стабільної роботи в космосі

– Як камеру α7S II доставили на Міжнародну космічну станцію?

Космос – це вакуум, де немає руху повітря для розсіювання тепла. Тому камеру і об’єктив поміщено в алюмінієвий корпус (модуль камери), конструкція якого забезпечує максимальний контакт з алюмінієм для кращого відведення тепла. Модуль камери, захищений за допомогою амортизуючих матеріалів, було герметизовано й доставлено на станцію на японському космічному кораблі KOUNOTORI.

– Які випробування проводилися для перевірки можливості застосовування камери на Міжнародній космічній станції?

Насамперед ми перевіряли, чи не виникне збій або несправність внаслідок впливу космічної радіації, в умовах вакууму та екстремальних температур космічного середовища. Камеру також випробовували на опір вібрації під час зльоту та на відсутність створюваних електромагнітних перешкод.
Окрім того, перевірялася стійкість камери до електричного й електромагнітного шуму, який генерує інше обладнання на МКС, а також можливість виникнення неполадок під час керування з поверхні Землі та передавання зображень. Перед установленням на відкритій дослідній платформі камера перебувала в дослідному модулі, де астронавти живуть і працюють у звичайних умовах. Тож проводився ряд випробувань щодо відсутності будь-якого шкідливого впливу, як-от загрози виділення отруйних газів.

Камера для зйомки у відкритому космосі. Нижній круглий елемент – об’єктив. Зйомка ведеться через круглий отвір у корпусі.

Апаратне забезпечення камери використовується практично без змін

Надійна технологія для виняткової стійкості до умов навколишнього середовища  

Чи існують спеціальні вимоги до обладнання, продиктовані особливостями використання камери в унікальних умовах космічного середовища?

На орбіті зйомка в напрямку Сонця супроводжується поступовим нагріванням камери під сонячним промінням до дуже високої температури. З іншого боку, коли камера під час зйомки спрямована від Сонця, температура знижується до екстремально низького рівня. Різниця температур може перевищувати 200 °C. Тому для зниження та підвищення температури до нормального робочого діапазону використовуються радіатор і нагрівач.
Апаратне забезпечення самої камери використовується практично без змін. Провівши численні випробування, ми майже не виявили проблем. Це підтверджує надійність α7S II й дає змогу використовувати її без зміни конструкції в цих неймовірно складних умовах.

– Розкажіть, як готували камеру α7S II для роботи у відкритому космосі.

Камерою керують із поверхні Землі. Тому ми частково змінили вбудоване програмне забезпечення, щоб параметри зйомки можна було налаштовувати за допомогою команд. Майже всі налаштування витримки та інші параметри можна змінювати віддалено. Зараз для зйомки використовується об’єктив SELP28135G зі змінною фокусною відстанню, що регулюється із Землі. Оновлена система також забезпечує записування та надсилання на Землю відеофайлів у форматі 4K. Окрім того, через неможливість замінювати акумулятори в умовах космосу у камері передбачено зовнішнє джерело живлення, яке вмикається та вимикається із Землі.

Камеру α7S II з об’єктивом зі змінною фокусною відстанню (FE PZ 28-135mm F4 G OSS) установлено без зміни конструкції.

Розширення світогляду та пробудження мрій завдяки зображенням із космосу

– Хто, на вашу думку, має побачити отримані вами зображення?

Власне, їх варто подивитися всім. Більшість проблем нашої планети не привертають увагу в повсякденному житті, але коли на Землю подивитися з космосу, це дійсно вражає. Я хочу, щоб ці знімки розширювали світогляд і пробуджували в людях цікавість. Я був би щасливий, якби зняті з космосу зображення побачили якомога більше дітей і хтось із них захотів би працювати в цій сфері, наприклад розробляти фотоапарати для космічної зйомки. Бути причетним до розвитку майбутнього – це чудова винагорода за нашу працю.

Заміна типу живлення: зовнішнє джерело живлення замість акумуляторів

Тошитамі Ікеда

Тошитамі Ікеда

Головний інженер
Центр стратегічних операцій та інтеграції,
Дирекція з технологій космічних польотів людини
Агентство аерокосмічних досліджень Японії (JAXA)

Отримавши вищу освіту, розпочав кар’єру в Національному агентстві космічного розвитку Японії (зараз – JAXA). Брав участь у розробці та просуванні японського експериментального космічного модуля "Кібо". Посідає теперішню позицію з 2015 року.

Клацніть, щоб переглянути представлені в статті вироби