Исследователи космоса

Как изобрели материал, покрывающий корпус спускаемого аппарата, на котором Юрий Алексеевич Гагарин совершил посадку после первого полёта в космос 12 апреля 1961 года? Кто был изобретателем этого материала и что натолкнуло советских инженеров на верное решение задачи? Об этом рассказывает Александр Вислый, кандидат физико-математических наук, начальник Проектного центра цифровой трансформации ФИПС.

Ютуб: https://youtu.be/NodcN6ii540

Рейтинг публикации в социальных сетях можно соотнести с количеством лайков, который поставили читатели. Это очень условно, но все же имеет своё значение. И вне сравнения глубины и ценности для Мира вообще, можно сделать вывод, что очень большое количество лайков (а среди моих публикаций — наибольшее) набирают фотографии Луны. Особенно, если они попадаются на глаза девушкам, женщинам — прекрасной половине человечества.

Как бы не отрицали ученые мужи влияние небесных тел на нашу бренную жизнь, а Луна явно имеет свое влияние на женское начало. Девушки и женщины Луну обожают.

Мужчины тоже Луну лайкают, но несколько сдержаннее. Зато, мужчины чаще интересуются технической стороной — “Как это снято?” Наверное для того, чтобы тоже иногда постить в своих аккаунтах Луну, и тем самым привлекать женское внимание…

А как сфотографировать Луну?

Этим вопросом задавались очень многие фотографы, пытаясь запечатлеть городской пейзаж и восходящий над домами лунный лик — казалось бы, такой большой, да только потом на снимках оказывалось, что он почти точка, или просто невнятное светлое пятно. Кто-то пытался снимать Луну отдельно — без пейзажа, выкручивая увеличение на максимум, но получалось в итоге примерно то же самое.

Все эти вопросы мне задавали и задают регулярно.

Сегодня я всем отвечаю, и делюсь секретами. Хотя, никакого секрета здесь нет. Но кое-что узнать все-таки будет полезно.

Итак

Луна — визуально очень небольшой объект. Кто бы что о ней не говорил, сколько бы не разводил руками — показывая, какую большую Луну он вчера вечером видел, угловой размер этого небесного тела всего половина градуса.

Что это означает?

Поле зрения фотоаппарата или камеры смартфона в штатной ситуации составляет порядка 60 градусов. Да — такое большое — для того, чтобы захватить побольше пространства — сфотографировать группу людей, красивую панораму, да и себя самого в режиме “селфи”, — чтобы лицо в кадре поместилось — с вытянутой руки.

При этом оказывается, что Луна в таком кадре будет занимать 1/120 часть по его ширине, или 1/10000 часть по площади — капля в море.

Что делать?

Применять увеличение, или — как сейчас это называют — зум.

В большинстве смартфонов увеличение цифровое — оно увеличивает масштаб, но детальности не прибавляет. Это нам не подходит. Нужен фотоаппарат. И не простой карманный фотик, а фотоаппарат класса “Ультразум” — с очень большим увеличением.

О каком увеличении речь?

Требуется зум от 30 и более крат. И хотя уже 10-кратный зум позволяет получить изображение лунных кратеров, но смотрибельность таких снимков будет — так-себе. Рассчитывать на симпатичный результат можно с зумом от 30 крат, но лучше — от 50-ти.

За последние годы несколько фото-брендов разработали и выпустили множество таких камер, и все их многообразие сейчас не перечислить. Я могу лишь назвать те модели, которыми пользовался я сам. И которые могу рекомендовать по отзывам коллег.

Во-первых, это SONY DSC H400 или SONY DSC HX400. У первой модели зум больше — 63 крата, а у второй всего 50. Но она совершеннее — больше и качественнее матрица, есть ручная фокусировка.

Замечательные камеры в этом сегменте предлагает CANON — PowerShot SX60 HS и PowerShot SX50 HS. Максимальный зум 65 и 50 крат соответственно.

Несколько лет назад была актуальна целая линейка ультразумов от Fujifilm, но, увы, компания прекратила их производство. Хотя, на вторичном рынке их встречается множество. И они очень неплохи. У меня сохранилась модель FinePix HS20EXR — зум, правда, всего 30 крат, но оптика лучше, есть ручная фокусировка.

Ну, а самыми лучшими для лунных фотоснимков являются пара камер от NIKON — P950 и P1000 — с зумом 83 и 125 крат. Они разрабатывались специально для астрофотосъемки и имеют соответствующие для таких задач режимы. Но этими камерами я пока не обзавелся.

Вне зависимости от того, какая у вас модель камеры, процесс съемки подразумевает одни и те же базовые настройки.

Начнем с настройки чувствительности матрицы — ISO. необходимо установить минимальное значение. Обычно это 100 единиц. Луна — довольно яркий объект. минимального значения обычно хватает. А более высокие значения ISO вносят в изображение шумы.

Чтобы минимизировать шумы, желательно включить активное шумоподавление — это когда сразу после экспозиции камера автоматически делает еще один снимок, но с закрытым затвором, и потом вычитает из основного снимка так называемый “темновой” кадр.

В камере необходимо активировать ручной режим, установить максимально возможную диафрагму. У разных моделей камер на максимальном зуме это может быть 1/6, 1/8 или 1/11 — что-то вроде этого, но важно понимать, что объектив должен быть максимально открытым. Сужение зрачка объектива негативно отразится на детализации.

С выдержкой сложнее. Оптимальная выдержка зависит от фазы Луны, от её высоты над горизонтом, от прозрачности атмосферы, и от времени суток. Одна и та же Луна в разное время суток потребует разной выдержки. И её придется подбирать опытным путем.

Но характерные значения экспозиции располагаются в районе 1/100 доли секунды.Потом мы уточним это значение.

А еще Вам потребуется штатив, потому что снимать Луну с рук с 50-кратным зумом — занятие сомнительное. Если у фотографа железная хватка — рука не дрожит, и нажатие на кнопку спуска ничуть не влияет на положение камеры, то смаза не будет. Но обычно ситуация совсем иная, и фотограф с рук даже поймать Луну в видоискатель не может на максимальном зуме, не говоря о том, чтобы удержать без смаза целую сотую долю секунды.

Казалось бы — всего сотая доля секунды. Но при большом зуме совершенно незаметное смещение камеры дает смазанный бракованный кадр и за столь малую экспозицию.

Очень сложным делом может показаться фокусировка. У большинства камер автофокус оптимизирован для съемки днем, а ночью отказывается работать. И ручной фокус навести ночью бывает очень сложно. Но если вы уже приноровились к своей камере, вы с этим со временем справитесь.

И вот Вы все настроили, делаете снимок, следующий, еще один — пока они далеки от идеала — то резкость не навелась как надо, то экспозиция слишком большая/маленькая — подбираете методом проб и ошибок. Но вдруг оказывается, что Луна пропала из поля зрения — ушла!

Как ей это удалось?

Виновата Земля. Это она так быстро вращается.

И это дает такой эффект, что всего за пару минут Луна смещается на собственный поперечник. И вот, надо опять поправлять штатив. Это хорошо, если Луна невысоко над горизонтом — шея не болит от постоянного запрокидывания. Но это же и плохо — когда Луна низко, может потребоваться выдержка 1/50, или 1/25 секунды. И тут любая вибрация штатива, любой неаккуратный спуск приводит к браку.

Новички уже через десять минут лунной фотосъемки сильно устают — это непривычное занятие.

Рекомендую использовать автоспуск с задержкой в 2 секунды и более. Большинство камер предлагают всего две градации автоспуска — 2 и 10 секунд. 10 секунд может дать лучшие результаты — за это время все вибрации штатива полностью угаснут. Но это сильно расходует время.

Рассмотрим несколько кейсов.

Полная Луна высоко в ясном прозрачном небе.

Для этой ситуации будут актуальны выдержки от 1/160 до 1/200 доли секунды.

Полная Луна невысоко над горизонтом.

Актуальная выдержка от 1/100 до 1/160 доли секунды.

Полная Луна восходит.

Это очень сложный случай, ведь полная Луна восходит одновременно с заходом Солнца — практически днем или в очень светлых сумерках. Подбирать экспозицию здесь придется на опыте исходя из состояния атмосферы, ведь яркость неба суммируется с яркостью Луны. Именно по этой причине одна и та же лунная фаза на той же высоте над горизонтом потребует на светлом небе значительно более короткую экспозицию.

Половинка Луны высоко в темном прозрачном небе

Потребуется экспозиция от 1/80 до 1/120 доли секунды.

Тонкий лунный серп

Здесь широкий диапазон ситуаций. Актуальными выдержками могут быть и 1/50, и 1/25 доля секунды. И даже 1/10 доля секунды.

Но если намеренно “перегреть” серп — дать выдержку порядка 1 секунды, можно получить изображение пепельного света — свечения неосвещенной Солнцем стороны Луны. Эту часть Луны освещает Земля — отраженным светом Солнца. Но за 1 секунду Луна успеет сместиться — будет смаз. Тут можно прибегнуть к повышению ISO до 200 единиц, или выше. Тогда можно будет сократить экспозицию вдвое или вчетверо. Но качество снимка станет несколько хуже — проступят шумы.

Восход Луны в фазе около половинки

Тут всё сильно зависит от состояния атмосферы у самого горизонта. Может оказаться так, что в момент восхода лунный свет едва пробивается сквозь городской смог. Но даже при хорошей прозрачности Луна будет сильно ослаблена в момент восхода. Характерная выдержка будет порядка секунды, и даже больше. При этом Луна опять рискует быть смазанной, но степень размытия изображения Луны нестабильностью атмосферы настолько велика, что смаз в этой ситуации не ухудшит качество в заметной степени — оно и так будет не самым лучшим.

Лунное затмение

Пока фазы затмения небольшие — половина Луны погрузилась в тень — характерные выдержки буду те же, что и для полной Луны. Но к моменту полного погружения в тень, Луна ослабнет по яркости настолько, что потребуется выдержка в несколько секунд, чтобы Луна хоть как-то проступила на снимке. И тут уже смаза не избежать. Повышение ISO (применительно к упомянутым здесь — относительно недорогим — камерам) просто разрушит картинку.

Звезды, расположенные неподалеку от Луны — попавшие в кадр — за несколько секунд тоже сильно сместятся, растянувшись в черточки. Продвинутые любители астрономии решают этот вопрос тем, что устанавливают камеру параллельно телескопу, который автоматически следит за иллюзорным вращением неба, компенсируя вращение Земли часовым механизмом. Но скорее всего они не будут использовать бюджетные ультразум-камеры. У них другой арсенал фотографических средств — стоимостью не десятки тысяч рублей, а сотни. Плюс к этому очень серьезное использование узкоспециального софта для сложения серий из сотен и тысяч снимков Луны — с целью повышения детализации и снижения шумов. Но сейчас углубляться в эту технология я не буду.

Пейзажная съемка

Если мы хотим снять Луну не крупным планом, а в обрамлении окружающего её пейзажа, облаков, звездного неба, городских огней, подобрать идеальную экспозицию будет невозможно.

Для самой Луны потребуются доли секунды, а для пейзажа или звездного неба вокруг — секунды или даже десятки секунд. Фотографирование звезд — отдельная тема. И здесь я лишь скажу, что для звезд выдержка требуется порой в тысячу раз более продолжительная, чем для Луны.

Но выход есть. Можно сделать пару снимков — на одном получится только Луна. На другом — всё остальное. Потом в фоторедакторе (Adobe Photoshop, Corel Photo-Paint) нужно соединить два этих изображения — проще говоря — вклеить Луну в пейзаж. Конечно, это — фотомонтаж. Но это вполне реалистичный фотомонтаж. Он лишь воссоздает на фотоснимке особенность одновременного восприятия нашим зрением объектов высокой и низкой яркости. По сути, наше зрение все время занимается тем же. Просто не признается в том, что все наше зрительное восприятие Мира — один бесконечный монтаж и интерпретация.