Mobili versija | Apie | Visos naujienos | RSS | Kontaktai | Paslaugos
 
Jūs esate čia: Pradžia » Visos temos » Mokslas » Įdomusis mokslas

Projektas „Corona“: iš kur atsirado išmaniojo telefono fotoaparatas

2018-03-31 (1) Rekomenduoja   (38) Perskaitymai (1559)
    Share

Ilga ir slapta optinio puslaidininkinio optinio jutiklio sukūrimo istorija


©www.jeneralinsta.com

Itin kompaktiška skaitmeninė fotografija ir video nebūtų įmanoma be optinio puslaidininkinio jutiklio. Šiuolaikinės kameros „akis“ – miniatiūrinė šviesai jautri stačiakampė mikroschema. 2016 m. nustatytas pramonės komponentinės kameros standartas – 8,5×8,5 mm, įskaitant korpusą ir tvirtinimą; trečiasis kameros profilio matmuo priklauso tik nuo objektyvo ir gali būti mažesnis nei 5 mm. Masinėje gamyboje kamera, galinti filmuoti video FullHD (1920×1080) formatu, kainuoja pigiau nei puodelis kavos. 2000 – 2010 m. skaitmeninės kameros ryžtingai išstūmė 35 mm juostines kameras. Vartotojams tai išties buvo kvantinis šuolis, fotoaparatų matmenys taip sparčiai nemažėjo per visą jų egzistavimo istoriją. Šis technologinis pokytis – JAV ir SSRS šaltojo karo ir konkrečiai, palydovinės žvalgybos, pasekmė. Ir jis įvyko keliais dešimtmečiais anksčiau, nei skaitmeninės kameros tapo įprastu daiktu kiekvienuose namuose.

Antrojo pasaulinio karo virtimas Šaltuoju reiškė, kad buvusiems sąjungininkams iškilo poreikis žvalgybinius duomenis rinkti jau vienam apie kitą. JAV, kurios okupacinė kariuomenė Europoje buvo gerokai arčiau SSRS sienų, žvalgybą vykdyti buvo patogiau nei SSRS, kuri penktajame dešimtmetyje neturėjo virš JAV galinčios skraidyti aviacijos. Tačiau ir JAV disponavo tik XX amžiaus pradžios Rusijos imperijos žemėlapiais, trofėjinėmis liuftvafės aerofotografijomis tik iki Uralo, ir vokiečių karo belaisvių, išvaduotų iš SSRS, parodymais. Todėl penktojo dešimtmečio gale JAV ėmėsi aktyvios ir agresyvios SSRS aviacinės žvalgybos. Prie aviažvalgybos prisijungė ir JAV sąjungininkai (nuo 1949 metų NATO); Didžioji Britanija turėjo nuosavą žvalgybos programą Robin. Netgi formaliai neutrali Švedija vykdė nuosavą aviažvalgybos programą, itin domėjosi senu nacių raketų poligonu Pėnemiundėje, kurį tada kontroliavo SSRS, ir galimybe iš jo apšaudyti Švedijos teritoriją (operacija Falun, 1948–1950).

JAV aerofotožvalgyba gan gerai dokumentuota dėl 1980–2005 metais išslaptintos medžiagos. Optinės žvalgybos technologijas kūrė KOP pasamdyti civiliai rangovai (universitetų mokslo centrai ir privačios kompanijos), vadovaujant JAV KOP tyrimų centrui, įsikūrusiam Wright Field (Ohajas) aviabazėje. Prie žvalgybos programų svariai prisidėjo ir privati JAV KOP ir Douglas Aircraft įsteigta konsultavimo firma RAND Corporation, užsiėmusi analitiniu karinių ir kosminių projektų palaikymu. Panašūs tinklai nuo Antrojo pasaulinio karo laikų veikė ir kituose projektuose: atominiame, raketų, radarų, elektronikos. Šį karinių ir civilių mokslininkų ir inžinierių bendradarbiavimą JAV prezidentas Dwightas Eisenhoweris savo atsisveikinimo kreipimesi į tautą 1961 metų vasario 17 dieną pavadino „kariniu pramoniniu kompleksu“ (SSRS šis terminas sovietinių realijų dvasia ilgai buvo suprantamas kaip „privati gynybos pramonė“; JAV šis terminas pirminę savo prasmę pamažu irgi prarado).

Apie ankstyvą SSRS fotožvalgybą patikimų duomenų nėra, tačiau sprendžiant iš to, kad SSRS vadovas N. S. Chruščiovas 1955 metais atsisakė JAV prezidento Eisenhowerio abipusio „atviro dangaus“ pasiūlymo, iki dirbtinių Žemės palydovų (DŽP) atsiradimo sovietai virš JAV skraidyti negalėjo, ir atvira oro žvalgyba būtų buvusi naudinga tik vienai pusei. Situacija pasikeitė tik septintojo dešimtmečio pabaigoje, kai Fidelio Castro režimui Kuboje, lig tol skelbusiam save nekomunistiniu, buvo pritaikytas JAV embragas ir jis kreipėsi pagalbos į SSRS. Nuo tada SSRS atsirado placdarmas žvalgybai prie JAV sienos ir, kaip nesunku atspėti, susidomėjimas atviru dangumi atgijo.

1946–1949 metais buvo keletas oro žvalgybos metodų.

Pirmasis būdas – aktyvi radarinė žvalgyba, sukurta Antrojo pasaulinio karo metu. Nuo penktojo dešimtmečio pabaigos sovietiniai laikraščiai nuolat pranešdavo apie amerikiečių vykdomus SSRS oro erdvės pažeidimus ir SSRS URM protestus. Tokie pažeidimai netoli vakarinių šalies sienų išties vyko kone kas savaitę. Amerikiečių lėktuvai (dažniausiai – modifikuoti bombonešiai Boeing B-47) įskrisdavo į priešlėktuvinės gynybos (PLG) pajėgų radarų veikimo zoną, priimdavo radarų signalus, registravo radarų charakteristikas, kol pakildavo sovietiniai naikintuvai ir tada sprukdavo.1

Boeing B-47 bombonešiai
©US Air Force photo / Wikimedia Commons

SSRS radarų gynyboje aptikus plyšį (penktojo dešimtmečio pabaigoje ji viso šalies ploto nedengė), į teritorijos gilumą galėdavo įskristi aerofotografijos įranga aprūpinti radarų žvalgai arba specializuoti fotografinės žvalgybos lėktuvai. Tad prasiskverbimą į SSRS gilumą ribojo tik sėkmė ir kuro atsargos – tačiau apie tokių misijų sėkmę ką nors konkretaus pasakyti sunku. Kai kuriais duomenimis, amerikiečių žvalgai pasiekdavo Rostovą ir Igarką. Pastarosios misijos duomenys nepatikimi: išslaptintu dokumentu paremtoje RAND ataskaitoje pranešama, kad amerikiečių žvalgas neva nuskrido 450 mylių (~700 km) iki Igarkos ir ją nufotografavo, bet nuo artimiausios sienos su NATO (Norvegija) Igarka yra bent trigubai toliau.

Kituose oro žvalgybos projektuose naudoti aukštuminiai aerostatai, aprūpinti žvalgybos zondais. Iš pradžių aerostatai buvo leidžiami, vykdant pusiau civilinį Skyhook projektą ir juose buvo montuojama meteorologinė, astronominė ir astrofizikinė aparatūra (kosminių spindulių analizavimui). Tie patys zondai projektui Mogul kėlė akustinę aparatūrą į viršutiniuose atmosferos sluoksniuose esantį „garso kanalą“. Dėl šioje zonoje esančio slėgio ir temperatūros derinio garso greitis joje minimalus, ir dėl refrakcijos nuo tankesnių sluoksnių, garsas čia užsilaiko ir be nuostolių sklinda labai toli. Tokį kanalą atmosferoje numatė okeanografas Maurice'as Ewingas, anksčiau tokį pat kanalą aptikęs vandenyne.

Vieno tokio zondo su radarų žvalgybos įranga bandymai baigėsi „Rosvelo incidentu“: amerikietis ūkininkas, kurio lauke nukrito balionas, pranešė apie tai spaudai; aerostato apvalkalą ir gondolą visuomenė palaikė NSO, o daugiakampius radarų reflektorius – ateivių įranga. Nuolaužas pasiėmę kariškiai legendos išsklaidyti nesistengė, antraip būtų tekę pripažinti ir slaptos programos egzistavimą ir įsiveržimo į SSRS oro erdvę planus. Po to aerostatų skraidymo zonose smarkiai padaugėjo kontaktų su „skraidančiomis lėkštėmis“, į kurias zondai iš tolo buvo labai panašūs. Vėliau skrydžius lydėjo sraigtasparniai su karo policija, kaip mat aptverdavusia gondolos nusileidimo vietą. Legenda apie tai, kad „51 zonoje“ JAV kariškiai slepia ateivių kosminio laivo nuolaužas, tebegyvuoja ir yra ufologijos pagrindas.2

1949–1960 metų oro žvalgybos situaciją gerai aprašo „sviedinio ir šarvų kovos“ metafora: žvalgų ir jų medžiotojų taktinės ir techninės charakteristikos nuolat tobulėjo, ir dėl to vos per dešimtmetį radikaliai pasikeitė.

1950metų viduryje Korėjoje prasidėjo karas tarp KLR, SSRS (po Šiaurės Korėjos vėliava) ir JAV (po JTO vėliava). Tuo metu vyravo visuotinė neišvengiamo branduolinio karo nuojauta, abi šalys buvo įsitikinusios, kad tai – tik mankšta prieš Trečiąjį pasaulinį karą. 1949 metų rudenį SSRS kariuomenėje atsirado naujausi reaktyviniai naikintuvai MiG-15, ir aukščio bei greičio pranašumas sumažėjo. Sovietų atsakymas darėsi vis kietesnis, pradėti apšaudyti NATO žvalgai.

1950metais šalia Liepojos (Latvija) buvo numuštas PB4Y-2 Privateer, o jo įgula dingo. Gandai, kad dingusius pilotus neva matė GULage, kur jie kalėjo už šnipinėjimą, sklando iki šiol. 1952 metų birželį sovietiniai naikintuvai virš Baltijos numušė švedų žvalgybinį lėktuvą DC-3, o paskui ir ekipažo paieškoms pasiųstą hidroplaną Catalina (Švedjos vyriausybė pamelavo, kad lėktuvas DC-3 civilinis, o sovietų valdžia nutylėjo). Ir Švedijos ir sovietų valdžia incidentą pripažino tik po kelių dešimtmečių.3 1953 metais naujausias britų reaktyvinis žvalgybinis bombonešis English Electric Canberra praskriejo virš Kapustin Yar poligono, kur tuo metu vyko pirmųjų sovietinių balistinių raketų bandymai, kurios buvo sukurtos, padedant nelaisvėn paimtiems vokiečių raketų konstruktoriams. Tikslios šio skrydžio aplinkybės ir netgi data lig šiol nežinomos, o Britanija šio skrydžio oficialiai nepripažįsta. Pagal populiariausią versiją, sovietiniai MiG -15 naikintuvai „Canberrą“, skriejusią aukščiau jų skrydžio lubų, maždaug 16 km aukštyje, pažeidė nežymiai, tačiau dėl prašautų skylių atsiradusios vibracijos nukentėjo nuotraukų kokybė.

Ateivių balionai

Kadangi pilotuojamos misijos tapo pavojingos, JAV ir NATO sąjungininkai susitelkė į bepiločių žvalgybos priemonių ir naujos kartos žvalgybos lėktuvų kūrimą. Bepilotė žvalgyba aerostatais buvo vykdoma 15–30 km aukštyje „aukštutinės sraujyminės tėkmės“ zonoje, kur oras juda ~30 m/s greičiu (tokiu greičiu vėjas pučia pirmos kategorijos uragane pagal Saffir – Simpson skalę). Fotožvalgybos kūrimu užsiėmė kelios JAV kompanijos ir mokslo centrai, prižiūrint Karinės aviacinės žvalgybos ir tyrimų centrui Wright Fielde. Istorinėje literatūroje ši programa labai paini: kadangi aviažvalgybos projektas ne kartą keitė pavadinimą, o atskiri jo epizodai ir projektai turėjo nuosavus pavadinimus – Gopher, Grandson, Genetrix ir kt., šį projektą teisingiau vadinti apibendrintu indeksu – WS-119L (nuo angl. weapon system – ginkluotės sistema).

Smithsonian muziejaus išslaptintos Gopher specifikacijos rodo, kad prie balionų buvo pritvirtintos AN/DMQ-1 gondolos, kuriose buvo 35 mm automatinės fotokameros, sveriančios maždaug 5 kg – daugiausiai svėrė stacionarus objektyvas.4 Vėliau karo inžinierius, Bostono universiteto Optikos laboratorijos mokslo darbuotojas ir kamerų kūrėjas Walteris Levisonas sukūrė panoraminę kamerą su dviem šešių colių objektyvais su Metrogon lęšiais ir 9 × 9,5 colių kadro dydžiu. Aerostato apvalkalas buvo gaminamas iš tada dar naujos medžiagos, polietileno, kurį General Mills gamino ir maisto įpakavimui.

Kai balionas išskrisdavo už priešininko teritorijos ribų, gondola atsikabindavo ir nusileisdavo parašiutu, arba ją ore specialiu kabliu sugriebdavo transporto lėktuvas. Ši fotojuostų gavimo schema po kelių metų panaudota programoje „Corona“. „Corona“ naudojo ir modifikuotą Levisono kamerą.

Aerostato paleidimas iš Naujosios Meksikos Holomen aviacijos bazės
©Wikimedia Commons

1956 metais, vykdant WS-119L, buvo įgyvendintas RAND Corporation sukurtas projektas Genetrix. 1956 metais, nuo sausio iki liepos į SSRS oro erdvę iš Norvegijos, Škotijos, Vokietijos ir Turkijos teritorijų į 17 000 metrų aukštį buvo paleisti 448 aerostatai, iš jų 380 pateko į SSRS oro erdvę. Aerostatai galėjo pakilti ir aukščiau, bet, kaip pranešama, JAV prezidentas Eisenhoweris nusprendė aukštį apriboti, kad SSRS nebūtų skatinama kurti perėmėjus, kurie kiltų pernelyg aukštai – ten, kur galėtų pasiekti dar tik kuriamą žvalgybos lėktuvą U-2. Oficialiai paskelbta, kad JAV vykdo civilinių tyrimų programą Tarptautinių geofizikos metų proga (1957). Nieko keisto, tokia priedanga išsilaikė neilga: naktimis, aerostatuose dujos atvėsdavo, jie nusileisdavo žemyn, ir kai išnaudodavo balasto atsargas, tapdavo sovietinių naikintuvų grobiu. Iš įrangos nuolaužų jų karinė paskirtis buvo akivaizdi, ir SSRS surengė „šnipų balionų“ parodą, dėl ko JAV pasijuto nepatogiai. Kai XX amžiaus gale paaiškėjo tikrieji faktai apie Jurijaus Gagarino skrydį, tarp jų buvo ir pranešimas, kad nusileidusią kosminę kapsulę vietiniai kaimo gyventojai palaikė „šnipų balionu“, apie kuriuos daug rašė to meto SSRS spauda. Nenumušti balionai nukrito patys arba, jei nusileidimas buvo minkštas, pradingo be žinios (dingo neapgyvendintose vietovėse, nuskendo vandenyne ir t.t.). Grąžinti pavyko vos 44 balionus ir tik 34 fotojuostas buvo galima išryškinti. Guodė tik nuostabi gautų nuotraukų kokybė.5

U–2 virš galvų

Lockheed U-2 – žinomiausias to oro žvalgybos etapo epizodas. Šis maksimaliai palengvintas lėktuvas, galintis skraidyti 21 kilometro aukštyje, buvo nepasiekiamas MiG šeimynos naikintuvams (tuo metu SSRS ginkluotėje buvo MiG-15, MiG-17 ir MiG-19). Skydžių programą tada vykdė CŽV; kitaip, nei įprasta manyti, CŽV pilotai buvo ne karininkai, o civiliai. Skraidyti U-2 buvo nesaugu: didelė dekompresijos ir kesoninės ligos rizika, o saugus aukštis pasiekiamas tik maksimaliu greičiu, todėl, netgi skriejant tiesiai, reikėjo didelio meistriškumo. Tačiau šių skrydžių rezultatai keletą metų viršijo visus lūkesčius – pavyzdžiui, U-2 aptiko sovietinį Baikonuro kosmodromą, apie kurio egzistavimą iki tol JAV nė nenumanė.

1960metų gegužės 1 dieną, nuo 1956 metų programoje dalyvavusio piloto Franciso Gary'io Powerso valdomas U-2 buvo numuštas plutonio kombinato „Majak“ apylinkėse (dabar UATD Oziorskas Čeliabinsko srityje) žemė–oras klasės raketa С-75 „Dvina“. Lig tol jį persekiojo ir bandė taranuoti pirmasis reaktyvinis perėmėjas Su-9, kuris tada kaip tik skrido iš gamyklos į netoli kombinato esančią paskyrimo vietą ir todėl buvo neginkluotas. Su-9 daug lėčiau skridusio U-2 neužkliudė, o štai „Dvina“ taikinį pasiekė iš pirmo karto (iš viso buvo paleista septynios ar 15 raketų, tačiau joms jau nebuvo į ką taikytis). Lėktuvo nuolaužos nukrito gan gerai išsilaikiusios, nes Powersas neaktyvavo susinaikinimo sistemos (kodėl jis to neatliko, nėra tiksliai žinoma, pagal vieną versiją, technikas pasakė jam, kad po sėdyne yra ne avarinė katapulta, o sprogmuo, ir Powersas nusprendė netapti kamikadze). Kaip ir su balionais, SSRS organizavo trofėjų parodą. Paroda ir Powerso teismo procesas tapo žymiu tarptautiniu įvykiu.

Lockheed U-2 fotokamera
©RadioFan / Wikimedia Commons (CC BY-SA 3.0)

Už šnipinėjimą dešimčiai metų nelaisvės nuteistas Powersas vėliau buvo iškeistas į sovietų žvalgą Viljamą Fišerį (Rudolf Abel), kurio misija JAV irgi nepavyko. JAV Powersas sutiktas toli gražu ne kaip didvyris. Per Senato tyrimą be visa kita, jo klausė, kodėl jis gyvas atsidūręs SSRS teritorijoje, nenusižudė – XX amžiaus viduryje patekusiųjų į nelaisvę vertinimas kaip kaip potencialių išdavikų buvo būdingas ne vien sovietiniam komunizmui. Tačiau galiausiai Powersas buvo išteisintas ir toliau dirbo pilotu bandytoju Lockheed koncerne, tačiau buvo atleistas netrukus po to, kai 1971 metais publikavo savo versiją apie tą nelaimingąjį skrydį. 1976 metais Powersas žuvo aviacijos katastrofoje, pilotuodamas KNBC televizijos kanalo operatorių sraigtasparnį. Jo reputacija JAV buvo atkurta tik 2000 metais, skrydžio keturiasdešimtmečio proga (jam gyvam esant buvo įteiktas tik CŽV žinybinis ženkliukas „Žvalgybos žvaigždė“ ir tai slaptai, kad nebūtų provokuojama kritika).

1960 metų gegužės 1-osios pasekmės žvalgybos svorio centrą perkėlė į palydovinę žvalgybą. U-2 skrydžiai tęsėsi, tačiau planuojami ir vykdomi jie buvo daug atsargiau. Tai, kad SSRS atsirado raketinė ginkluotė, galinti vienu mostu susidoroti su U-2, JAV tapo nemalonia staigmena. Tokį retą trofėjų gavusi SSRS irgi sužinojo daug nemalonaus. U-2 variklį tyrinėjęs Arnoldas Semičiovas rašė:

„…Variklis tapo mums visišku netikėtumu. Visų pirma, jis buvo mažesnis už mūsų daromą. Pavyzdžiui, Tu-16 ir Tu-104 variklių diametras buvo dvigubai didesnis. Antra – medžiagos. Pagrindiniai komponentai buvo praktiškai analogiški mūsiškiams. Bet paaiškėjo, kad, tarkime, plieno lakštai, iš kurių pagaminti kokie nors apvalkalai, galėjo būti sulenkti mažesniu kampu, nei buvo įmanoma su mūsų medžiagomis. Ir taip beveik visur – atrodytų, medžiaga žinoma, o savybės truputį kitokios. Paaiškėjo, kad jų medžiagose nepalyginamai mažiau priemaišų. O kuo mažiau priemaišų, tuo didesnis plastiškumas. Tai yra, daugelis medžiagų buvo pagaminta, naudojant tobulesnę technologiją. Bet labiausiai mus nustebino kompresorius, kuris radikaliai skyrėsi ne tik nuo mūsų turimų, bet ir nuo to, ką rekomendavo mūsų „madų diktatorius“ – Centrinis aviacinių variklių gamybos institutas (CAVGI), kūręs šios srities strategiją keliems ateinantiems metams… Norint sukurti gerą turboreaktyvinį variklį, būtina labiau suspausti orą kompresoriuje, tai yra, didinti jo suslėgimą. SSRS slėgis didintas kiekvienoje kompresoriaus pakopoje. O amerikiečiai konstruktoriai padarė paprasčiau – padidino ne suslėgimą pakopose, o pačių pakopų skaičių. Kiekviena pakopa – siaurutė, tačiau jų daug, aštuoniolika – dvigubai daugiau, nei mūsų varikliuose. Taip kiekvienoje pakopoje slėgio skirtumas nedidelis, tačiau galiausiai gaunamas aukštas suslėgimo laipsnis ir būtina trauka. Ir svėrė konstrukcijos ne daugiau, nei mūsų. Žodžiu, kompresorius neatitiko CAVGI skelbiamo įsivaizdavimo ir tai, be abejo, jam tapo skambiu antausiu“.6

Taigi, abi pusės, pasiekusios priešpriešos ore ribą, aktyvino palydovinės žvalgybos darbus. Tačiau tai nereiškia, kad palydovinės žvalgybos lig tol nebuvo – ir SSRS ir JAV jos priešistorė gan ilga.

Kosminių stočių panaudojimą stebėjimams ir fotografavimui, numatė jau H. Obertas ir H. Potočkinas–Noordungas. Kosminio fotografavimo istorija prasideda 1946 metų spalio 24 dieną, kai iš White Sands poligono (Naujojoje Meksikoje, JAV) buvo paleista trofėjinė raketa V-1 su pritvirtintu fotoaparatu. Raketa pasiekė kiek didesnį, nei 100 km aukštį ir prieš nukrisdama ir suduždama, pusantros sekundės intervalais spėjo padaryti keletą nuotraukų į plieninėje kasetėje esančią juostą. Šio paleidimo sėkmė fotografavimą iš kosmoso paskatino tęsti, ir iki 1950 metų buvo padaryta daugiau nei tūkstantis suborbitinių fotografijų.7

SSRS pirmasis suborbitinis skrydis atliktas 1949 metais, bet ar kuriuose nors skrydžiuose buvo daromos palydovinės nuotraukos, nežinia. Sovietiėn kosminė fotografija paprastai siejama su geodezininku Igoriu Jatsunskiu, sukonstravusiu Sputnik–1 palydovo iškėlimui naudotą raketą, tačiau nedalyvavusiu suborbitinių startų programoje. B. V. Rauschenbachas, vardindamas suborbitinių startų projektų pavyzdžius, apie žemės ar kosmoso fotografavimą neužsimena.8

Tačiau į Žemės orbitą kelti bepiločių zondų ilgai neplanavo ir netgi rimtai nesvarstė nei SSRS, nei JAV. Pagrindinė 1946–1951 metų kosmonautikos vystymosi kryptis buvo rengimasis pilotuojamiems skrydžiams. Tai gan gerai matoma iš Wernherio von Brauno – tuo metu jau buvusio pagrindiniu JAV kosmoso programos įkvėpėju, netiesiogiai dariusiu įtaką ir sovietiniams kosmoso tyrimams, – redaguotų publikacijų serijos Colliers.

Pirmą kartą palydovų programą bandyta sukurti dar 1945 metais, tačiau bandymas sutiktas kritiškai – vienas iš aktyviausių skeptikų buvo Vannevaras Bushas. Po to JAV KOP perdavė užduotį RAND, kur buvo sukurtas nedidelis Satellite Section padalinys, tyrinėjęs ir planavęs dirbtinių Žemės palydovų (DŽP) panaudojimą. 1946 metų gegužės 2 dieną RAND pristatė pirmąją ataskaitą „Preliminarus orbitinio kosminio laivo projektas“, o 1947 metų vasarį sukūrė dokumentą, aprašiusį palydovų panaudojimą žvalgybai. Galiausiai, 1953 metais Satellite Section padalinio vadovas Jamesas Lippas Wright Fieldo vadovavimo centrui pateikė FEEDBACK projekto pasiūlymą, kuriame aptariamas DŽP sukūrimas ir paleidimas „per metus“, o taip pat ir principinė fotožvalgybos palydovo schema. Projektui paskirtas WS-117L numeris ir kodinis pavadinimas Corona („Vainikas“, ne kaip „galvos papuošalas“, o kaip, „išorinis Saulės atmosferos sluoksnis“). „Corona“ programos sukurti palydovai turėjo bendrą pavadinimą Keyhole („Rakto skylutė“).9

Remiantis kosmoso programos dalyvių atsiliepimais, SSRS bepiločio aparato paleidimas į orbitą taip pat vertintas, geriausiu atveju, kaip antraeilis uždavinys, ar net kaip kvailystė. Pagrindiniu palydovų programos ideologu buvo Michailas Tichonravovas. Iš pradžių programai buvo taip priešinamasi, kad Tichonravovo grupė Reaktyvinio judėjimo institute (NII-4) buvo išformuota, o pats Tichonravovas paskirtas moksliniu konsultantu, praktiškai pašalintas iš etatinių darbuotojų. NII-4 viršininkas, o vėliau ir pirmasis Baikonuro kosmodromo vadas, generolas Aleksejus Nesterenko rašė, kad pirmoje ataskaitoje apie DŽP iškėlimą į orbitą 1948 metų birželį, klausytojai jam ir Tichonravovui sakė10: „Institutui veikiausiai nėra kuo užsiimti, ir todėl nusprendėte pereiti į fantastikos sritį, siūlote leisti balionėlius aplink Žemę…“ . I. Jatsunskis pranešdavo ir apie kitus prieštaravimus:

„…Prieš palydovo paleidimą radosi ne tik grynai techninių, bet ir kitokių kliuvinių. Visų pirma reikėjo įrodyti, kad palydovą kurti verta ir tai pagrįsti. Daug ganėtinai talentingų inžinierių kalbėjo apie palydovo paleidimo beprasmiškumą. Brolis atsimena tokius kai kurių skeptikų pasisakymus: „Paleis palydovą, na ir kas? – Negyvas akmuo, skriejantis orbita. Jokios reikšmės jis turėti negali” … Brolis atsiminė ir 1954 metų balandį vykusį pasitarimą pas Keldyšą. Pranešimą skaitė Tichonravovas. Svarstyta, ką palydovas gali suteikti mokslui, ar verta jį paleisti. Mokslų akademijos mokslininkai prieštaravo, jie abejojo palydovų nauda, juolab, kad vieno palydovo kaina prilygo… visam Mokslų akademijos biudžetui. Vienintelis P. L. Kapica tvirtino, kad palydovą paleisti būtina. Jis sakė: „Dabar nesame parengę konkrečių pasiūlymų, tačiau šis reikalas toks naujas, kad negali nebūti naudingas mokslui”“.11

SSRS palydovų programa prasidėjo 1954 metų birželio 26 dieną, kai SSRS Gynybos pramonės ministras Dmitrijus Ustinovas patvirtino Sergejaus Koroliovo pranešimą „Apie dirbtinį Žemės palydovą“. Tikriausiai galime daryti išvadą, kad SSRS neturėjo žvalgybinių duomenų apie pirmuosius RAND darbus JAV. Atominėje programoje dirbo daug kairiųjų pažiūrų civilių pabėgėlių iš Europos, ir SSRS sugebėjo ten rasti slaptų agentų. O į SSRS fotožvalgybos programą, kurios nariai – buvę JAV KOP karininkai, įsiskverbti veikiausiai nepavyko. Negalima atmesti versijos, kad tokį brangų DŽP projektą buvo leista pradėti dėl to, kad duomenys apie WS-117L projekto patvirtinimą sovietų žvalgybai galėjo visgi pakliūti – tačiau apie tai nieko nežinoma.

Tačiau, nepaisant šiokio tokio atsilikimo, pirmąjį DŽP į orbitą iškėlė visgi sovietų, o ne amerikiečių konstruktoriai. Tai įvyko 1957 metų spalio 4 dieną. Sputnik-1 tebuvo radijo siųstuvas su minimalia telemetrija (jo kodas PS-1 reiškė „paprasčiausias satelitas, modelis 1“), tačiau jis sėkmingai pademonstravo ir tai, kad SSRS turi tarpkontinentines balistines raketas, ir kad jos technologinis potencialas gerokai aukštesnis, nei manė NATO šalys. „Sputniko šokas“ privertė JAV visuomenę ir elitą gerokai padidinti asignacijas mokslui, universitetams ir lavinimui.12

Pirmasis dirbtinis Žemės palydovas Sputnik–1
©en.wikipedia.org

Po daugelio metų paaiškėjo ir kita šio starto pusė: PS-1 buvo skubiai pagamintas ir paleistas po to, kai paaiškėjo, kad slaptu SSRS Ministrų tarybos nutarimu suplanuotas „Objektas D“ – 1,5 tonos sverianti daugiafunkcinė laboratorija su 200–300 kg aparatūros – laiku įgyvendintas nebus. Šį krovinį į orbitą pakelti buvo realu, tačiau SSRS neturėjo reikiamos kokybės aparatūros – taip pat ir kameros, kuria būtų galima fotografuoti Žemės paviršių. Taip palydovinė žvalgyba iš raketų statymo srities perėjo į aparatūros kūrimo, inžinerijos tobulinimo ir puslaidininkių elektronikos bei kieto kūno fizikos inovacijų sritį.

Žvalgybos palydovo Keyhole kūrimas – vienas iš ryškiausių šeštojo dešimtmečio „karinio pramoninio komplekso“ funkcionavimo pavyzdžių. Palydovas Keyhole buvo gaminamas Šiaurės Kalifornijoje, kuri Silicio slėniu tada dar nesivadino. Itin slapta gamyba vyko praktiškai kitoje kelio pusėje nuo vietos, kur dabar yra Facebook stovykla Menlo Park miestelyje. Garsaus technologijų verslo teoretiko Steveno Blanko nuomone, „Corona“ kartu su radiožvalgybos ir raketų kūrimo projektais padėjo Silicio slėnio kultūros ir infrastruktūros pagrindus būtent tada, likus dar keliems dešimtmečiams iki asmeninių kompiuterių sukūrimo. Stevenas Blankas šį etapą pavadino „slaptąja Silicio slėnio istorija“, omenyje turėdamas ir šaltojo karo slaptumą ir šiuolaikinės startuolių kultūros ideologų nenorą kildinti save iš karinio pramoninio komplekso, šnipinėjimo ir karo.13

Kartu su stambiomis kompanijomis, Keyhole palydovus kūrė ir startuoliai. Dviejų pakopų raketą RM-87 (Thor-Agena) paleidimui pagamino Lockheed; 70 mm plėvelę gamino ir ryškino Eastman Kodak (kaip žinia, tokia plėvelė buvo 35 mm juostelės pusfabrikatis); pirmuosiuose paleidimuose buvo naudojamos acetatinės juostelės, tačiau labai greitai pereita prie tvirtesnio ir nedegaus mailaro (lavsano) – tikėtina, tai buvo pirmasis lavsaninės juostelės panaudojimas. Kameros aparatūrą gamino Fairchild Camera and Instrument, aktyviai padedant Polaroid vadovui Edwinui H. Landui (tais pačiais metais Fairchild sukūrė dukterinę įmonę Fairchild Semiconductors, iš kurios vėliau gimė Intel ir didelė dalis Silicio slėnio mikroelektronikos pramonės ). Karščiui ir smūgiams atsparią kapsulę su nusiskandinimo mechanizmais sukonstravo General Electric. O objektyvą su naujausiu antros kartos kompiuteriu sukurtais lęšiais ir trijų ašių kameros stabilizacija (kas, kaip paaiškėjo per vėlesnius paleidimus, buvo sudėtingiausia ir kritiškai svarbiausia užduotis), darė startuolis Itek.

Itek ir audringas jo verslo likimas tam tikra prasme tapo pranašu to, kas vėliau nutiko su daugeliu Silicio slėnio startuolių. Įkūrėjas Richardas Leghornas buvo vienas iš fotožvalgybinių skrydžių organizatorių, po to išėjo iš armijos ir šiek tiek padirbo kompanijos Eastman Kodak prezidentu. Po nepavykusios 1955 metų „atviro dangaus“ iniciatyvos, buvę jo kolegos pranešė jam apie U-2 programos rengimą. Leghornas iš pradžių nusprendė KOP ir CŽV pasiūlyti techninius duomenų bazių ir fizinių nuotraukų, kurių turėjo prisikaupti labai daug, analizės sprendimus (kurie tam tikra prasme tapo šiuolaikinių automatizuotos vaizdų analizės ir indeksavimo sistemų pirmtakais). Bet kaip tik tada prasidėjo projekto „Corona“ rangovų samdymas, ir ką tik įsteigta Itek kompanija konkursui pateikė panoraminės kameros projektą. Rengdamas projektą konkursui, Leghornas panaudojo didžiąją dalį ką tik iš Laurance'o Rockefellerio gautos investicijos (tiksliau, kredito, nes investicijos šių dienų supratimų dar nebuvo praktikuojamos) nedidelės Bostono kompanijos įsigijimui – tai yra, atliko tai, kas šiuolaikinėje verslo kalboje vadinama žodžiu pivot, „staigus posūkis“. Bostono universitete buvo mokslo centras (anksčiau priklausęs Harvardo universitetui), kur Levisonas ir kūrė kamerą balionams šnipams.

Itek kameros apžvalgos laukas buvo platus, 70 laipsnių, o dėl trijų ašių stabilizacijos svyravimai neviršijo vieno laipsnio. Kaip kasetė buvo naudojamas didžiulis dvigubas juostos būgnas (nuo 1200 iki 4400 kadrų skirtinguose Keyhole modeliuose). Konkursą jau buvo laimėjusi Fairchild, tačiau valstybiniams užsakovams kamera taip patiko, kad su Itek be konkurso pasirašė kontraktą optikos gamybai, kameros dizainą perdavė gaminti Fairchild vietoje jų pačių konkursui pateiktos kameros.

Tolesnėje Itek istorijoje buvo išėjimas į biržą, akcijų kainos pakilimas kelis šimtus kartų ir paskesnis kritimas, vadybininkų konfliktas, pagrindinio kliento praradimas ir naujo pasirodymas – visa tai patyrė ir daugybė vėlesnių startuolių; tačiau nuodugnus Itek istorijos išdėstymas nėra šios apybraižos tema. Tepridėsime startuolio pavadinimo legendą. Itek pavadinimas iššifruojamas įvairiai – oficialiai, kaip Information Technology; neoficialiai – I Topple Eastman Kodak („Aš geresnis už Eastman Kodak“), galimas ir dar vienas – fonetinis – iššifravimas, Itek tariama taip pat, kaip ir EyeTech – „akies technologija“, o būtent orbitinę akį Itek ir sukūrė.

Kadangi „Corona“ fotografavo į juostelę, atvaizdus kažkokiu būdu reikėjo perduoti į Žemę. Iš pradžių planuota naudoti skenerį ir kamerą, kuri atvaizdus perduotų radiokanalu. Programos dalyviai paskui tvirtino, kad projekte dalyvavusi Ampex kompanija ištobulino atvaizdo įrašymą į magnetinę juostelę ir taip buvo sukurtas pirmasis videomagnetofonas. Toks tvirtinimas atrodo kiek perdėtas: Ampex vaizdo įrašymu į magnetinę juostą eksperimentus vykdė nuo 1951 metų ir grynai komerciniais tikslais (jos užsakovas buvo žymus dainininkas ir šoumenas Bingas Crosby'is), o pirmąjį studijinį aparatą rinkai pateikė 1960 metais, tad superslaptų gynybinių technologijų panaudojimas jame labai menkai tikėtinas.

palydovas Corona
©nostri-imago / Flickr (CC BY 2.0)

Bet galiausiai buvo pasirinktas techniškai paprastesnis ir patvaresnis sprendimas. Keyhole komplekte buvo kelios kasetės su juostele. Kapsulė atsiskirdavo, patekdavo į tankiuosius atmosferos sluoksnius, 18 km aukštyje nusimesdavo terminį aptaką, išskleisdavo parašiutą, ir tada ją ore specialiu kabliu pagaudavo specialus transporto lėktuvas, arba nusileidusią kapsulę paimdavo sraigtasparnis arba laivas – žiūrint, kur atsidurdavo. Jei kapsulė nukrisdavo į vandenį, kapsulėje buvo padarytas druskinis kamštis, kuris per dvi paras ištirpdavo ir kapsulė nuskęsdavo.

„Corona“ programos rezultatai pasirodė ne iš karto: pirmieji 12 paleidimų buvo nesėkmingi. Palydovai nepatekdavo į orbitą, patekdavo ne į tas orbitas, kapsulės pradingdavo, nuskęsdavo. Tik 1960 metų birželio 29 dieną paleidus Discoverer 13, pavyko sėkmingai pagauti kapsulę ore. „Corona“ programa buvo itin slapta, jos priedanga buvo biologiniai eksperimentai su pelėmis. Iškilmingas pelių grįžimas iš orbitos buvo pažymėtas kino reportažu, kuriame Fairchild desantinis transporto lėktuvas C-119 Flying Boxcar (lėktuvo gamintojas – Fairchild holdingo dukterinė įmonė) pagavo kapsulę ir trosu atitempė į atvirą pandusą.14 Reportažas rodytas kino teatruose per naujienų žurnalą ir per televiziją. Jamesas W. Plummeris iš Lockheed Aircraft sakė, kad meluoti reporteriams „apie pelytes“ buvo sunku, spauda įtarė, kad kažkas nepasakoma. Pagrindinė neatskleidžiama detalė paaiškėjo tik po „Corona“ projekto išslaptinimo ir ją istorikai dažnai praleidžia: kapsulė buvo tuščia ir būdavo specialiai leidžiama perėmimo suderinimui, kameros joje nebuvo.15 Pirmuoju visaverčiu paleidimu, po kurio „Corona“ pradėjo rodyti rezultatus, tapo Discoverer 14. 1971 metais „Corona“ pavadinimas buvo pakeistas, bet techniniu požiūriu palydovų architektūra iki 1976 metų buvo tokios pati.

SSRS „Corona“ analogas, palydovas „Zenit“, buvo sukurtas Sergejaus Pavlovičiaus Koroliovo konstruktorių biure OKB-1 šiek tiek kitaip – „Vostok“ erdvėlaivio kapsulės bazėje. Vieta, kur buvo Jurijus Gagarinas, skirta aparatūrai. Zenito „įdaras“ buvo truputį įvairesnis, nei Keyhole, jame buvo radiožvalgybos aparatūra „Kust“ ir kamera „Ftor“ (pirmuosiuose „Zenituose“ buvo telekamera ir jas taip pat išėmė). „Ftoro“ charakteristikos buvo šiek tiek geresnės už Keyhole, jo resursas buvo 1500 kadrų trimis stereoobjektyvais ir vienu monoobjektyvu. Kapsulė nusileisdavo kartu su visa aparatūra – tad „Zenit“ buvo daugkartinio naudojimo, kitaip nei vienkartinio Keyhole.16 Sovietinė palydovinės žvalgybos programa prasidėjo 1962 metais, ir nuo to momento SSRS ir JAV galimybės beveik susilygino. Beveik, nes nors žvalgyba lėktuvais buvo pavojinga, tačiau jos atsisakyti ir naudotis vien palydovais buvo neįmanoma – aviacinė žvalgyba duomenis pateikdavo operatyviau.

Populiariojoje literatūroje dažnai tvirtinama, kad „Corona“ programa tapo svarbiausiu žvalgybos duomenų šaltiniu per 1962 metų Karibų krizę; tai netiesa, sovietų kariuomenę ir kovinę techniką Kuboje tyrė tie patys U-2 (vieną iš jų numušė sovietinė „Dvina“). Septintąjį dešimtmetį konstruktoriai didino palydovus ir nuleidžiamų kasečių skaičių, bet netgi esant didžiausiai būtinybei, kasetę iš pradžių reikėjo nuleisti iš orbitos, paimti, perduoti Eastman Kodak išryškinimui, ir tik tada žvalgybos analitikai gaudavo nuotraukas – jeigu kasetė besileisdama nebus prarasta, o to tikimybė buvo 30–50%. Be to, pirmosiose misijose juostelę dažnai apšviesdavo statinė elektra ir kosminiai spinduliai. Žvalgybiniu lėktuvu daryti kadrai galėjo būti nagrinėjami po kelių valandų nuo nusileidimo. Palydovinės nuotraukos ilgai buvo naudojamos ilgalaikei plačiai analizei – pavyzdžiui, pasinaudodama jomis, JAV išsiaiškino, kad SSRS turi daug mažiau tarpkontinentinių balistinių raketų, nei manyta anksčiau.

Patrickas Norrisas, daug metų buvęs žvalgybos palydovų programinės įrangos vyr. konstruktoriumi, pažymėjo, kad palydovai fotografuoti ir perduoti atvaizdus radijo kanalais galėjo pirmųjų startu metu – taip 1959 metais buvo padarytos pirmosios tolimosios Mėnulio pusės fotografijos („Luna-2“, SSRS) ir Mėnulio iš arti nuotraukos 1964 metais (Ranger-7, JAV). Tačiau šių atvaizdų kokybė netiko žvalgybai – ir elektroninių vamzdelių telekameros skiriamoji geba, ir radijo kanalo pralaidumas buvo pernelyg maži.17 Žema nuotraukų kokybė, kurią dar iškraipo perdavimas, puikiai matoma neapdorotuose kadruose, o nuotraukų, darytų, pavyzdžiui 1964 metų liepą paleistu Ranger-7 zondu, buvo 300×300 pikselių. Palyginimui: 1963 metais priimtame PAL standarte buvo 576 vertikalios linijos, o ankstesniame, 1953 metų NTSC standarte – 480 linijų. Ryšio kanalo pralaidumo problemą galima spręsti ilginant transliacijos laiką ir gerinant suspaudimo algoritmą, tačiau kameros jutiklio problemos ištaisyti nebuvo įmanoma – kol sprendimo nepasiūlė visiškai kita mokslo sritis – kietojo kūno fizika.

1968metais Bell Labs mokslo darbuotojai Willardas Boyle'as ir George'as E. Smithas, dirbę magnetoelektroninių prietaisų kūrimo projekte, per pusvalandį smegenų šturmo prie grifelinės lentelės – taip vėliau pasakojo Boyle'as – sukūrė principinę CCD (couple charged device – Krūvio sąsajos įtaisas) schemą. Jei ši istorija tikra, tai, ko gero buvo greičiausiai atliktas Nobelio premija įvertintas atradimas.18

Iš inžinerinės fizikinės pusės CCD yra krūvio perkėlimo puslaidininkiu principu veikianti celių matrica. Paprasčiausias jo analogas – bėganti eilutė, sukurianti vaizdo judėjimo horizontaliai iliuziją. CCD panašiai nuo vienos potencialo duobės prie kitos juda krūvis arba „skylė“. Pirmasis Boyle'o–Smitho teorinis CCD buvo pagrįstas skyliniu p-laidumu, šiuolaikiniai CCD dažniausiai būna n-elektroniniai. Tai buvo „sumuštinis“ iš polikristalinio silicio, silicio ir laidininko. CCD matrica pirmą kartą viešai pristatyta 1970 metų kovą konferencijoje Seatle – Smitho pranešimas truko penkias minutes.19 2009 metų gruodžio 8 dieną vykusioje Nobelio premijos įteikimo lekcijoje apie atradimo istoriją Boyle'ui buvo skirta 19 minučių, o Smithui papasakoti apie CCD veikimo principą – 28 minutės.

Boyle'as ir Smithas iš pat pradžių matė įrenginio panaudojimo ir kaip atminties modulio ir kaip optinio jutiklio potencialą – norint fiksuoti šviesos srautą, laidininkas privalo būti fotoelektrikas. Tokį fotojutiklį labai greitai pagamino kiti Bell Labs darbuotojai – Michaelas Tompsettas ir Gill Amelio; jame buvo vos aštuonios monochrominės celės, išdėstytos viena linija. Į šviesai jautrius elementus krentančios šviesos intensyvumas lėmė sukuriamo potencialo dydį. Po kiekvieno kadro ekspozicijos potencialas po vieną pikselį buvo nuskaitomas nuo vieno jutiklio galo iki kito ir užrašomas kaip skaitmenų seka, pagal kurią buvo galima atkurti atvaizdą, o nuskaitymas išvalydavo matricą nuo krūvio ir į ją vėl galima buvo įrašyti naują kadrą.20

George Smith ir Willard Boyle
©Prolineserver 2010 / Wikimedia Commons (CC-BY-SA-3.0)

Šį procesą suprasti gali padėti kita analogija: įsivaizduokite megztą baltą šaliką, ant kurio dažais nupiešiame atvaizdą. Išardę šaliką, gausime siūlą, išmargintą įvairaus ilgio dažų ruožais. Iš to paties siūlo, naudodami tiek pat akučių ir tokio paties dydžio kilpeles, galime vėl numegzti šaliką, ant kurio bus tas pats vaizdas. Įdomu, kad panašus informacijos metodas – matricos išvyniojimas į seką – buvo žinomas jau Senovės Graikijoje, – Plutarchas rašo, kaip Spartos karaliai kodavo susirašinėjimą, naudodami skytales – specialias lazdas, apvyniotas pergamento juosta – ir užrašydami tekstą, o paskui pasiuntinys išvyniotą pergamento juostą nunešdavo gavėjui, kuris pranešimą galėdavo perskaityti, naudodamas tokią pačią „skytalę“.21

Pirmojoje pasaulyje 1970 metų vasarą Tompsetto, Amelio, Boyle'o ir Smith'o padarytoje skaitmeninėje fotografijoje – (jeigu taip galima pavadinti impulsų seką), buvo trys raidės – CCD.22

Nors CCD matrica buvo kuriama kaip galima šviesos diodų videojutiklių pamaina ankstyvajame Bell Labs videotelefone, dėl antimonopolinio reguliavimo Bell pati negalėjo pardavinėti ryšio priemonių ir privalėjo visiems norintiems suteikti licenzijas vienodomis sąlygomis visai Bell Labs produkcijai. Videotelefono projektas buvo konvertuotas į videokameros, kurią Bell Labs vėliau sukūrė ir demonstravo užsakovams, prototipą. Tiksli garsiosios Smitho ir Boyle'o fotografijos su televizinės kokybės videokamera data nežinoma. Paties Smitho lekcijoje teigiama, kad tai 1970 metai, tačiau tokio jutiklio tada dar nebuvo, ir patys Smithas ir Boyle'as ten atrodo vyresni – ko gero, teisinga versija, kad nuotrauka padaryta maždaug 1975 metais..23

Gill Amelio perėjo dirbti į Fairchild Semiconductors ir jau 1974–1975 metais pasiūlė linijinį 500 pikselių sensorių ir 100×100 pikselių matricą.

Tokią pačią 100×100 pikselių matricą sukūrė ir Texas Instruments. Aštuntojo dešimtmečio gale jau buvo kuriamas 800×800 pikselių jutiklis. Naudodamas Fairchild matricą CCD-201, jaunas inžinierius Stevenas Sassonas, dirbęs Eastman Kodak, pagamino pirmą istorijoje visavertį skaitmeninį fotoaparatą, kuris vieną kadrą darydavo 50 milisekundžių ir dar pusę minutės įrašinėdavo į paprastą magnetofono kasetę. Kasetėje tilpo 30 kadrų. Tokio projekto savikaina buvo maždaug 200 JAV dolerių24.

Kaip po daugelio metų prisiminė Sassonas, „Kodak“ valdžia prototipą vertino skeptiškai: „Jie buvo įsitikinę, kad niekas niekada nenorės savo fotografijų žiūrėti televizoriuje“. Vadovai pasiteiravo Sassono, kada, jo nuomone, skaitmeninės kameros kokybė prilygs ISO 110 juostelei – 35 milimetrų juostelės grūdėtumas maždaug atitinka 2 megapikselius. Sassonas pasinaudojo Moore'o dėsniu ir prognozavo 15–18 metų. Kamerą užpatentavo (US Patent 4131919 26/12/1978), o Sassonui buvo nurodyta neaptarinėti kameros viešai.25 Po daugelio metų Kodak prarado rinką ir užsidarė būtent dėl to, kad nespėjo į skaitmeninių kamerų rinką, laikydamasi mirštančių juostinių.

Tais metais pirmųjų CCD kamerų istorija ima dingti po slaptumo skraiste.

1974–1976 metų įvykius šiek tiek nušviečia Jameso Westphalo, CALTECH profesoriaus nekrologas, kuriame rašoma apie velionio nuopelnus, kuriant „plačiakampę planetarinę kamerą“ WFPS teleskopui Hubble.26 „Hubble“, kaip žinia, buvo sumanytas aštuntojo dešimtmečio viduryje, paleistas 1990 metais su fotokamera, turinčia keturis 800×800 pikselių jutiklius, orbitoje kelis kartus taisytas ir atnaujintas (taip pat ir gavo kamerą su naujais jutikliais). Tačiau iš atvertoje dokumentacijoje pasitaikančių prasitarimų galima suprasti, kad Hubble iš esmės buvo aptarto Keyhole projekto karinio palydovo, 1976 metų KH-11 Kennan civilinis variantas. Tuo metu žvalgybos palydovų ir CCD kūrimo projektų dalyviai – ir artimieji – aktyviai svarstė CCD panaudojimo galimybes žvalgyboje ir lobavo palydovo su CCD kamera finansavimą. Ypač aktyvus buvo Landas, Polaroid vadovas.

Giroskopo keitimas Hubble teleskope
©NASA

Įdomu, kad 1984–1985 metais už šnipinėjimą buvo areštuotas ir dviems metams nelaisvės nuteistas laivyno analitikas Samuelis Loringas Morisonas – jis savo redaguojamame karinio jūrų laivyno almanache publikavo dvi KH-11 palydovu darytas nuotraukas. Tai vienintelis atvejas, kai už medžiagos nutekinimą buvo nubausta taip griežtai. Kai prezidentas Clintonas 1995 metais pasirašė „Corona“ programų ir jų įpėdinių išslaptinimo įsaką, išslaptinimas netaikytas KH-11. Tai irgi rodo, kad KH-11 Kennan palydove buvo kažkas, kas buvo ir tebėra itin saugoma JAV valstybinė paslaptis.

Vienintelis žinomas dokumentas, kuris galėtų dabar parodyti, ar KH-11 palydove buvo CCD kamera, priklauso Rusijos Federacijai. 1978 metais jaunesnysis analitikas Williamas Kampilesas, atleistas iš CŽV „už girtuoklystę ir ištvirkavimą“, norėdamas užsidirbti, sovietų diplomatui SSRS pasiuntinybėje Graikijoje už 5000 JAV dolerių pardavė visą KH-11 techninę dokumentaciją ir buvo nuteistas 40 metų laisvės atėmimo (išlaisvintas po 19 metų). Kur dabar šis naudojimo vadovas ir ar jis iš viso buvo, nežinia; nei SSRS, nei Rusija šio incidento niekada viešai nekomentavo.

Kaip bebūtų, labai tikėtina, kad pirmoji veikianti CCD kamera pasaulyje į kosmosą pakilo 1976 metų gruodžio 19 dieną raketa Titan-3D 1.1 versijos palydovu KH−11 ir buvo ten iki 1979 metų sausio 28 dienos.27 Nuo šio momento galima pradėti skaitmeninės fotografijos atskaitą. Palydovai CCD kamera fotografijas į Žemę galėjo perduoti kone tiesioginės transliacijos režimu. SSRS palydovai su skaitmeniniais fotoaparatais pasirodė keliais metais vėliau. Pirmasis toks aparatas tikriausiai buvo „Jantarj 4KC1“ („Terilen“) su CKB „Krasnogorskij zavod“ pagaminta fotokamera „Žemčug“, paleistas 1982 metų gruodžio 28 d.

Dešimtojo dešimtmečio pradžioje CCD jutiklis pozicijas užleido geresnės kokybės CMOS (angl.complementary metal-oxide-semiconductor – komplimentarinė metalo–oksido–puslaidininkinio struktūra). Pagrindinis CMOS jutiklio pranašumas – aktyvus , o ne pasyvus, jutiklis. CMOS jutiklyje dera mažas elektros poreikis, signalo pertvarkymas ir sustiprinimas tiesiogiai šviesai jautriame elemente ir be to, jo savikaina mažesnė. CMOS technologiją Fairchild Semiconductor išrado Frankas M.Wanlassas (US Patent 3,356,858) dar 1963 metais, tačiau pagrindinis išradimas, kuriuo naudojantis, CMOS galima buvo panaudoti fotosensorių gamybai, buvo padarytas tik 1993 metais NASA Jet Propulsion Lab – jį padarė Ericas Fossumas, dabar dirbantis Dartmundo universiteto inžinerijos mokyklos profesoriumi.28 CMOS jutiklio sukūrimo aplinkybės buvo prieštaringos: pasibaigus Šaltajam karui, NASA finansavimas smarkiai sumažėjo ir kosmoso agentūros vadovai mokslininkams iškėlė uždavinį „Greičiau, geriau, pigiau“. Nepaisant to, NASA technologijos diegti neskubėjo, ir Fossumas pats ją komercializavo, įkūrę Photobit startuolį (kurį po kelių metų įsigijo Micron Technologies).

2000–2010 metais CMOS jutikliai tapo profesionalių veidrodinių kamerų standartu, o po 2010 metų CMOS jutikliai pradėjo išstumti CCD jutiklius ir žemesniame segmente – plataus vartojimo fotoaparatų ir išmaniųjų telefonų rinkoje (Nokia N8 2010–2011 metais reklamavosi kaip išmanusis telefonas, darantis profesionalios kokybės nuotraukas).

Tačiau paprasti vartotojai netgi CCD kameras išvydo daug vėliau, negu žvalgyba. Aštuntojo ir devintojo dešimtmečio sandūroje Akio Morita pusbrolis Sony prezidentas Kazuo Iwama bandė sukurti plataus vartojimo CCD videokamerą, tačiau darbus nutraukė mirtis nuo vėžio. 1990–1991 metais Šveicarijos startuolis Logitech (dabar visame pasaulyje žinomas kompiuterių periferinės įrangos gamintojas) išleido portatyvinę Logitech PhotoMan kamerą su galinčia atpažinti 265 pilkus atspalvius 320×240 pikselių matrica, kurią gamino jau nebeveikianti kompanija Dycam – tai buvo pirmoji komercinė kamera.29 Japonijoje maždaug tuo pačiu metu rinkoje buvo Fuji DS-X kamera.

Galiausiai, 1994–1996 metais Apple Computers (kompanijai, kurios reikalai tada buvo jau visai liūdni, vadovavo Michaelas Spindleris) rinkai pateikė iš eilės tris spalvotų fotokamerų modelius – QuickTake 100, 150 ir 200 su 640×480 ir 24 bitų spalvų matrica. Pirmąjį modelį – 100 – gamino Kodak, vėlesnius du – 150 ir 200 – Fuji. 150 ir 200 kameros modeliai nuotraukas įrašydavo į Toshiba gamybos keičiamas flash atminties korteles SmartMedia. Apple QuickTake galima vadinti pirmąja skaitmenine šiuolaikinio tipo fotokamera. 1996 metais Apple Computers pradėjo vadovauti CCD matricos kūrėjas Gil Amelio; pagrindinis jo pasiekimas einant šias pareigas, ko gero, buvo ne verslo išplėtimas į skaitmeninių kamerų sritį, o Steve'o Jobso sugrąžinimas į jo įkurtą kompaniją, iškilus galutinio jos žlugimo grėsmei. Jobsas ir nutraukė Apple QuickTake pardavimą.

Skaitmeninė kamera Apple QuickTake
©Redjar / Wikimedia Commons (CC BY-SA 3.0)

Apple produktų linijoje įrenginiai su kameromis pasirodė 2007 metais – tai buvo iPhone su dviejų megapikselių raiškos kamera, tai yra, ekvivalentiška 35 mm juostelei. Tuo metu rinkoje jau buvo daugybė portatyvinių kamerų su CCD ir veidrodinių su CMOS jutikliais – buvo pats perėjimo prie skaitmeninės technikos įkarštis. Šiuolaikinio išmaniojo telefono, kurio skaitmeninis fotoaparatas – neatskiriama vartotojo potyrio ir elgesio dalis, pasirodžius iPhone, iš esmės baigėsi. Išmaniųjų telefonų istoriją rašyti dar anksti, nors ji įdomi, įvairi, ir, be jokios abejonės, atėjus laikui, bus parašyta. Kol kas reikia tam ruoštis ir saugoti įrenginių pavyzdžius ir informacijos šaltinius, greitai nykstančius naujų technologijų sraute.

O naujų technologijų vis atsiranda. Ericas Fossumas, kadaise sukūręs CMOS jutiklį, nuo 2011 metų su savo mokiniais kuria iš principo naują jutiklio tipą – kvantinį. Pagal Fossumo sumanyma, šis jutiklis gaudys atskirus fotonus – visus be išimties, ir taip bus galima sukurti milijardų pikselių raiškos matricas.30 Ar jam tai pavyks – parodys dar neparašyta istorija.

Bet netgi jei Fossumas per savo gyvenimą įvykdys ne vieną, o dvi skaitmeninės fotografijos revoliucijas, tai nereikš, kad kiekvienas mokinys savo telefonu pradės fotografuoti National Geographic laureato vertus kadrus.

Visų pirma, atvaizdo kokybė priklauso nuo optikos. Ne veltui žvalgybos palydovuose naudojami nuo pusmetrio iki geležinkelio cisternos dydžio objektyvai, ir „Hubble“ problemos kilo ne dėl skaitmeninės matricos, o su kelių metrų skersmens veidrodžiu. Šviesos sklidimo dėsnių dar niekam nepavyko apeiti, ir mažutėlėje grūdo dydžio linzėje itin sunku išvengti daugybės iškraipymų – pavyzdžiui, chromatinių aberacijų, visiems žinomų spalvoto spindesio tamsos ir šviesos riboje. Skirtingų bangos ilgių refrakciją atrado dar Izaokas Niutonas 1665 metais, 1801 metais paaiškino Tomas Jungas, o štai jos kompensuoti kelyje į matricą dar negalime. [Bet labai stengiamasi ir rezultatai daug žadantys - red. past.]

O antra, jokia technologija tikriausiai dar ilgai nepakeis kamerą laikančiojo meno, talento ir meistriškumo. „Skaitmeninė akis“ – tik pratęsimas žmogaus akies – menininko, mėgėjo… ar žvalgo. Žmogus ja mato tai, ką nori ir tai, ką moka. Prietaisai nėra geresni už žmones, jei tik padidina jų galimybes – ir ilga slapta ir vieša skaitmeninės fotografijos istorija tai kuo aiškiausiai demonstruoja.


1 – Crickmore, Paul. Lockheed Blackbird: Beyond the Secret Missions. Osprey Publishing, 2004
2 – Skyhook projekto prisiminimai – Gildenberg B. D. The Cold War’s Classified Skyhook Program : A Participant’s Revelations. Skeptical Inquirer Volume 28.3, May/June 2004
3 – Bengtsson, Matilda. Acts of Secrecy – the DC-3 That Disappeared . Švedijos KOP muziejaus ekspozicija
5 – Polmar, Norman. Spyplane: The U-2 History Declassified. MBI Publishing Company, 2001:g605 – Peebles, Curtis. The Moby Dick Project: Reconnaissance Balloons Over Russia. Smithsonian Institution Press, 1991

6 – Латыпов, Тимур. Как Казани поручили американского шпиона препарировать. Бизнес-онлайн. 1.05.2012
7 – Reichhardt, Tony. First Photo From Space . Air & Space Magazine, November 2006
8 – Раушенбах Б. В. Первый спутник ir развитие ракетно-космической техники. – 20 лет космической эры. Сборник статей. М., Знание, 1977
9 –  RAND's Role in the Evolution of Balloon and Satellite Observation Systems and Related U.S. Space Technology . RAND Corporation, 1988
10 – Нестеренко А. И. Из истории создания первых искусственных спутников Земли. – 20 лет космической эры. Сборник статей. М., Знание, 1977
11 – Иванова-Яцунская Л.М. Воспоминания о брате И.М. Яцунском . Неопубл. рукопись 1984. Интернет-публикация 2008
12 – Divine, Robert A. The Sputnik Challenge. Oxford University Press, 1993
13 – Blank, Steven H. The Secret History of Silicon Valley . Авт. публ., 2009
14 – Личная видеоколлекция С. Бланка
15 – NASA JPL Mission and Spacecraft Library )
16 – Агапов В. Космические аппараты „Zenit-2“. Новости космонавтики, №10, 1996
17 – Norris, Patrick. Spies in the Sky: Surveillance Satellites in War and Peace. Springer Science & Business Media, 2007
18 – Boyle, Willard S. CCD – an Extension of Man’s Vision . 2009
19 – Janesick, James R. Scientific Charge-coupled Devices. SPIE Press, 2001
20 – Tompsett, M. F.; Amelio, G. F.; Smith, G. E. Charge Coupled 8-bit Shift Register. Applied Physics, 1 August 1970
21 – Плутарх. Сравнительные жизнеописания. Лисандр
22 – Smith, George E. The Invention and Early History of The CCD . 2009
23 – Interview №411 for the IEEE History Center, The Institute of Electrical and Electronics Engineers, Inc
24 – Sasson, Steven (interwiew w. Gennuth, Iddo). The Dawn of Digital Photography. Megapixel.co.il. 28/11/2012
25 – Estrin, James. Kodak’s First Digital Moment . The New Yourk Times. Aug. 12, 2015
26 – Maverick scientist and instrument builder Jim Westphal dies. California Institute of Technology. Press release . 09/14/2004
27 – Vick, Charles P. KH-11 Kennan reconnaissance imaging spaceraft. Globalsecurity.org. 2007
28 –  Inventions: CMOS Image Sensor . Michaelides, Lee. Dartmouth Engineer Magazine/ Summer 2011
29 – Warde, Benjamin. Dycam Model 1. February 19, 2012
30 – Zhang, Michael. CMOS Inventor Working on Gigapixel Sensor That Can Detect Single Photons . October 12, 2015




Verta skaityti! Verta skaityti!
(40)
Neverta skaityti!
(2)
Reitingas
(38)
Komentarai (1)
Komentuoti gali tik registruoti vartotojai
Naujausi įrašai

Įdomiausi

Paros
36(1)
31(1)
27(2)
26(0)
24(1)
19(0)
15(0)
14(5)
14(0)
Savaitės
160(1)
103(1)
101(7)
76(1)
76(5)
Mėnesio
112(21)
112(15)
110(9)
110(8)