Это была уже далеко не первая фототелевизионная система. Подобные ей устройства появились сначала в разведывательной авиации, на борту самолётов-разведчиков, построенных на базе бомбардировщиков. Для нужд космической фоторазведки с 1957 года разрабатывалась фототелевизионная система 'Байкал', устанавливавшаяся на борту спутников-фоторазведчиков 'Зенит'. (подробнее — см. https://www.kik-sssr.ru/Baikal-Pechora-Lider.htm)
Головным предприятием по разработке системы 'Байкал' был ВНИИ, работы над системой велись при участии ГОИ, КМЗ, ВНИИ 'Электрон', ГОСНИИХИМФОТОПРОЕКТ (НИКФИ). Главным конструктором системы был Игорь Леонидович Валик.
Фотографирование заданных участков Земли производилось на аэрофотоплёнку 180 мм. Объектив имел фокусное расстояние 1 м. Обработка фотоплёнки, после съёмки очередного участка маршрута, происходила автоматически в специальном проявочном устройстве с жидкостным процессом.
Далее проявленная и просушенная фотоплёнка поступала в накопительное устройство. При прохождении спутника в зоне работы приёмного пункта фотоплёнка протягивалась через телевизионное передающее устройство, работающее по принципу 'бегущего луча'. С помощью подвижной каретки, просвечивающей телевизионной трубки, оптики и ФЭУ происходило считывание изображения с фотоплёнки,
Так как кадр плёнки имел габарит 180х180 мм, а максимальное поле, которое могла обработать электронно-лучевая трубка, было 45х45 мм, то передача одного большого кадра производилась по частям. Кадр фотоплёнки, закрепленный в каретке камеры передачи, перемещался вдоль движения фотопленки 4 раза по 45 мм, затем каретка с плёнкой передвигалась в поперечном направлении на 45 мм. Затем плёнка в каретке перемещалась обратно на 45 мм, и так 4 раза... Плёнка имела перфорацию, поэтому благодаря командно-блокировочному устройству (КБУ) с помощью электродвигателей и соединительных карданных валов между приборами плёнка перемещалась на необходимую величину и наматывалась на концевую бобину.
В результате формировался аналоговый видеосигнал, который далее усиливался и поступал на вход радиолинии. Информацию со спутника принимали на двух приёмных пунктах, расположенных в Крыму и на Дальнем Востоке. На приёмном пункте видеосигнал поступал на фоторегистрирующее устройство (ФРУ), где изображение всех отснятых участков воспроизводилось на фотоплёнке. Из 16 малых кадров 45х45 мм на Земле формировался один кадр величиной 180х180 мм. Таким образом получалось покадровое изображение объектов Земли.
Чёткость изображения в этой системе составляла 1500 строк. При высоте полёта спутника 100 км и фокусном расстоянии объектива 1 м разрешение по местности было около 10 м. Реально, конечно, спутники 'Зенит' летали более чем вдвое выше, поэтому военные были недовольны низким разрешением системы. Такая невысокая детальность не позволяла решать целый ряд задач, ставившихся перед системами наблюдения Земли. Но это были первые результаты, полученные в реальных условиях, и этот опыт позволил определить дальнейшие пути совершенствования аппаратуры. За рубежом такого опыта в то время ещё не было.
В 1959 году в НИИ-380 были разработаны первые ПЗС-линейки. Видеокамеру, сделанную с их использованием, показали Первому секретарю (АИ, см. гл. 04-10). Военные немедленно заказали модификацию системы 'Байкал', в которой считывание производилось с применением новой технологии. При относительно небольшой ширине плёнки 180 мм в модернизированной системе 'Байкал-П' (АИ) удалось организовать сканирование за один проход, с последующей потоковой передачей изображения на Землю. Также исключалась муторная операция по 'склейке' отдельных кадров 45х45 мм в большой кадр 180х180 мм. Однако разрешающая способность всё ещё оставалась недостаточной, и военные, как главные заказчики, требовали её увеличить.
Для разработчиков аппаратуры проблема заключалась ещё и в недостаточной светочувствительности первых образцов ПЗС-линеек, что не давало возможности сделать на них систему с видеокамерами высокой чёткости, передающими сигнал на Землю в режиме реального времени, либо записывающими сигнал на видеомагнитофон для последующей высокоскоростной передачи. В то же время уже были созданы передающие телевизионные трубки — видиконы и суперортиконы с накоплением заряда и его усилением вторичным фотоэлектронным умножителем. Но задача создания бесплёночной системы фоторазведки высокой чёткости оказалась слишком сложной, чтобы её можно было решить за 2-3 года.
Поэтому при разработке орбитальной станции на ней была предусмотрена фототелевизионная система, переводившая в электронный вид изображение с 530-мм плёнки главного фотоаппарата-телескопа 'Агат'. Она обслуживалась оператором-космонавтом, работая в полуавтоматическом режиме. В системе использовалась аэрофотоплёнка шириной 530 мм. Фотографирование участков земной поверхности производилось автоматически по заранее заданной программе щелевым аэрофотоаппаратом, снабжённым длиннофокусным объективом. Когда приёмная кассета наполнялась, оператор отрезал фотоплёнку и заправлял её в проявочное устройство, а в фотоаппарат ставил пустую приёмную кассету. Контактно-диффузионная проявка плёнки и её сушка осуществлялась автоматически, без участия оператора.
После просушки проявленная плёнка просматривалась оператором на просмотровом устройстве и маркировалась, т. е. отбирались участки плёнки для передачи на пункт приёма. Просмотровый стол был установлен рядом с фотоаппаратом 'Агат' и устройством проявки. После этого отмаркированная плёнка на катушке устанавливалась в считывающее устройство, имеющее механическую каретку, на которой стояла просвечивающая трубка 'бегущего луча', проекционный объектив, конденсор и фотоэлектронное устройство. Световой пучок трубки 'бегущего луча' проектировался на плёнку и сканировал её в строчном направлении, сканирование в кадровом направлении осуществлялось ходом каретки. По окончании считывания кадра, плёнка перематывалась с передающей катушки на приёмную. Затем производилось считывание нового кадра уже в обратном направлении хода каретки, и так до тех пор, пока не считывался последний отмаркированный участок. Конденсор, размещённый по другую сторону фотоплёнки, фокусировал промодулированный изображением световой пучок на ФЭУ.
Преобразованное таким образом фотографическое изображение с плёнки в телевизионный сигнал усиливалось, формировалось и передавалось на пункт приёма, где записывалось устройствами фоторегистрации (ФРУ) на 180 мм плёнку тремя каналами и затем проявлялось. Кроме ФРУ на пункте приёма имелись видеоконтрольные устройства (ВКУ), обеспечивающие визуализацию передаваемых изображений в процессе их передачи в реальном масштабе времени. Суммарная чёткость изображения составляла порядка 18000 строк, при полосе захвата на ширину плёнки 18 километров. Расчётное значение разрешения на местности составляло около 1 метра. (Все характеристики системы реальные).
С появлением первых ПЗС-линеек их использовали для преобразования изображения с плёнки в электрический сигнал. Конструктивно система, получившая название 'Печора', стала развитием более раннего 'Байкала', так как разрабатывалась тем же инженерным коллективом. ПЗС-линейки многократно упростили реализацию задачи считывания изображения, в 'Печоре', как и в 'Байкал-П', считывание теперь производилось за один проход.
(АИ частично, реальную 'Печору' действительно делали те же люди, но т. к. ПЗС у них не было, им приходилось жестоко извращаться аж с тремя видиконами с разрешением по 5000 строк, на подвижной каретке, считывавшими информацию параллельно и передававшими её по трём каналам. В результате, накувыркавшись с разработкой в реальной истории с 1963 по 1974 год, систему испытали на станциях 'Салют-3' и 'Салют-5', а потом отказались от неё, так как рассчитывали на разрабатывавшуюся с 1970 года полностью электронную, бесплёночную систему 'Лидер', с тремя аналоговыми видеокамерами высокой чёткости, на разработанных ВНИИ 'Электрон' видиконах 'Колос', имевших чёткость 5000 строк. Из-за бюрокоратических проволочек система 'Лидер' вышла на испытания только в 1987 году. Подробнее https://www.kik-sssr.ru/Baikal-Pechora-Lider.htm)
Работа с комплексом из 14 фотоаппаратов оказалось далеко не простой. Хотя почти все они снимали в автоматическом режиме, плёнка в кассетах заканчивалась быстро, и фотоаппараты требовалось постоянно перезаряжать. Пока Аникеев, Гридунов и Долгов работали на станции только втроём, им приходилось очень несладко. С прилётом экипажа Поповича стало полегче, появилась возможность распределить нагрузку на три 8-часовые вахты по два человека. Как рассказывал позже сам Павел Романович:
— Мы с Юрой разделили: каждому по семь аппаратов... вот, выключили мы свет и начали. С задачей справились, но намучились, правда... Положили отснятые материалы в возвращаемую капсулу, а недоснятые куски сматывали с катушек и бросали. Включаем свет... А вокруг рой плёнки! Казалось, она заняла всё свободное пространство. А плёнка тогда горючей была. Одна искра — и такой пожар будет... Пришлось вручную скручивать плёнку в плотные рулончики...
(Реальная история со станции 'Салют-3' см. 'Мировая пилотируемая космонавтика' стр. 209)
С возвращаемой капсулой КСИ тоже всё было далеко не просто. Капсула имела массу 360 кг. В невесомости поднять её труда не составляло, тем более, на станции был предусмотрен специальный внутренний манипулятор, вынимавший капсулу из ячейки хранения и вставлявший в шлюз для выброса наружу. Перемещать капсулу внутри станции в процессе её загрузки плёнкой тоже было не трудно. Трудно оказалось её вовремя остановить, ведь инерция никуда не делась...
Космонавты вытащили капсулу с помощью манипулятора из гнезда и толкнули вдоль станции. 'И она потихонечку поплыла, — рассказывал Попович. — Но как её остановить? Она же круглая, без ручек, схватиться не за что... В борт врежется — пробьёт насквозь, масса-то огромная. Я тогда поднырнул под капсулу и, упираясь, цепляюсь за все, что попало. Остановил, когда примерно сантиметров 20 до стенки оставалось. А иначе проломило бы борт...' (случай, в реальной истории произошедший в ходе полёта Поповича и Артюхина на 'Салют-3' в 1974 )
В зале приёма информации, куда она поступала с пролетающего 'Алмаза', 'представители заказчика', офицеры ГРУ Министерства обороны, терпеливо ждали, когда ОПС войдет в зону видимости и начнется сброс информации. Вот мониторы замелькали, появилась сначала размытая, а потом чёткая картинка. Как на параде стояли нью-йоркские небоскрёбы, в которых можно сосчитать число этажей и число окон на этаже. А у Бруклинского моста видны даже канаты. На аэродроме можно сосчитать самолёты и определить их тип или прочесть цифры на взлётной полосе. На железной дороге можно определить типы вагонов в составе. Никто даже не ожидал. что можно получить такую хорошую 'картинку'. (https://www.kik-sssr.ru/Baikal-Pechora-Lider.htm)
При этом информация поступала хотя и не в реальном времени, но с минимальной задержкой в несколько часов, а не суток, как было ранее. Военные были в восторге. Окна в небоскрёбах их, разумеется, не слишком интересовали, а вот подробности с военных и транспортных объектов США и НАТО оказались очень востребованы.
Два экипажа — Аникеева и Поповича проработали совместно до 19 сентября. Затем экипаж 'Союза-16' вернулся на Землю, и космонавты на несколько суток остались втроём. Это был самый тяжёлый период полёта, с очень жёстким режимом работы экипажа. Космонавтам приходилось отдыхать по очереди, урывками, производя съёмки объектов в разное время дня и ночи, так как работать приходилось по разным странам в условиях различной облачности и освещённости. В этом режиме они промучались неделю, пока 25 сентября им на помощь не стартовал экипаж Волынова, Дёмина и Лазарева на 'Союзе-18' (АИ) Их также запускали сразу на три месяца.
Монтажно-испытательный комплекс для ракет-носителей 'Днепр' в этот период был плотно загружен по программе беспилотного облёта Луны, (АИ, см. гл. 08-12). На заводе No 23 проходил испытания новый большой оранжерейный модуль, построенный на базе 'Берилла' по модульной схеме, с использованием уже отработанных на модулях 'Природа' и 'Биосфера' контейнеров для выращивания растений и грибов. В новом модуле этих контейнеров было намного больше.
16 октября на станцию был запущен беспилотный грузовой корабль — ТКС. Он доставил 8 капсул спуска информации, топливо и расходные материалы. Из-за того, что стартовый комплекс и МИК 'Днепра' был занят, ТКС запустили на пятиблочном носителе 'Союз-2.5', оснащённом коническим расширяющимся переходником под диаметр корабля. Запуск первоначально планировался как отработочный, но за прошедший год надёжность всех компонентов носителя была неоднократно подтверждена, и Королёв разрешил установить на него реальную полезную нагрузку. Рисковать людьми Сергей Павлович не стал бы, но беспилотный корабль запустить согласился. ТКС в этом полёте не нёс возвращаемого аппарата, вместо него установили лёгкий обтекатель, зато внутри корабль был загружен под завязку. Заодно корабль своими двигателями приподнял и скорректировал орбиту станции. После разгрузки и проведения коррекции в ТКС сложили весь накопившийся мусор, корабль отстыковали и свели с орбиты.
Экипаж 'Союза-17' — Попович, Артюхин и Егоров вернулись на Землю 21 ноября 1963 г. Сразу после беспилотного облёта Луны планировался запуск нового оранжерейного модуля, к тому же космонавтам из 'лунно-облётного' отряда нужно было приобрести опыт космических полётов. Поэтому в экипаж следующего корабля 'Союз-19' вошли Валерий Фёдорович Быковский, Олег Григорьевич Макаров и Розалия Михайловна Занозина-Шихина. 'Союз-19' стартовал 26 ноября, менее чем через неделю после старта 'Зонда-5' вокруг Луны. В эти 6 суток между посадкой предыдущего и стартом следующего экипажа Борису Волынову и Льву Дёмину пришлось особенно несладко. Василий Лазарев старался им помогать как мог. Он тоже тренировался для работы с фотокомплексом, хотя его основной задачей были медицинские и биологические эксперименты и наблюдение за экипажем. Прилёт экипажа 'Союза-19' был встречен на станции с нескрываемым облегчением.
20 ноября стартовал вокруг Луны 'Зонд-5'. Монтажно-испытательный комплекс освободился, и туда немедленно доставили оранжерейный модуль, получивший название 'Биом'. Срок эксплуатации на орбите модуля 'Природа' подходил к концу, несмотря на все меры по его продлению. Самый старый на тот момент из всех запущенных модулей изначально рассчитывался на полугодичную эксплуатацию, но проработал почти два года, не только снабжая космонавтов свежими овощами, ягодами и фруктами, но и давая им ценнейшую возможность психологической разгрузки. В последние месяцы на модуле участились мелкие поломки и неисправности. На их ремонт космонавты тратили всё больше времени, вынужденно отвлекаясь от выполнения основной задачи. Поэтому руководство 'Главкосмоса' приняло решение заменить модуль более новым и совершенным, в конструкции которого были учтены недостатки, выявленные в ходе эксплуатации модулей 'Природа' и 'Биосфера'.
