在美國的阿波羅計劃實施前,美國航天機構就已經著手制訂了周密的太空信號傳輸計劃,並持續付出了巨大的努力。
(觀看「阿波羅11號登月」電視直播畫面)
我們知道,「阿波羅11號」是在1969年7月16日搭載「土星5號」重型運載火箭發射升空,於7月20日降落到月球。而早在1958年年初,美國噴氣推進實驗室就已經在為月球與地球之間的訊號傳輸在做準備了,那時候還沒有人知道未來會有一個「阿波羅計劃」。
(踏足月球是60年代美國人的夢想)
美國噴氣推進實驗室希望修建一個巨型天線,以便與未來可能前往月球進行「軍事拓荒」的探測器建立聯絡,他們在遠離無線電幹擾的加利福尼亞州一個偏遠山谷盆地最先建設了戈爾德斯通太空跟蹤站,這個跟蹤站裝備了直徑達29.5米的巨型天線。
(太空跟蹤站巨型天線)
在差不多同時,美國國家航空航天局成立,1961年5月,美國太空人艾倫·謝潑德進入太空,但美國的航天成就已經落後於當時正如日中天的蘇聯。為了能在天空競賽中壓過蘇聯,甘迺迪總統宣布美國將在10年內將美國太空人送上月球。
(甘迺迪宣布阿波羅登月計劃)
登月計劃不同於簡單地將太空人發射到距離地球僅一二百公裡的近地軌道,為了對38萬公裡之遙的飛船進行精確的控制,美國人需要建立起一整套極其複雜的通訊系統和配套設施。這些設施將完成從太空飛行器遙測、精確跟蹤測量、聲音訊號甚至是電視信號的傳輸。
美國科學家建立起了一個「統一S波段」,他們在美洲、非洲、歐洲、大洋洲、太平洋的許多地方建設了28個衛星通信站,這些通信站大多擁有直徑達9.15米的大型衛星天線;在無法建設通信站的大洋中間,美國人建造了一批包括「紅石號」和「水星號」在內的測量船用於衛星測控,他們甚至將KC-135S飛機的前端裝上一個碩大的「鼻子」,在裡邊安裝上訊號轉發裝置來進行中繼通信。
(為阿波羅計劃信號傳輸而改裝的KC-135S飛機)
1967年1月27日,阿波羅1號飛船在位於美國佛羅裡達州卡納維拉爾角的一次例行測試中意外起火,三名參與測試的太空人喪生,他們全都被燒死在飛船充滿氧氣的指揮艙裡。為此,是否讓阿波羅飛船攜帶攝像機的爭論一直持續了好幾年,因為有科學家認為攜帶攝像設備不僅會額外增加重量,還會帶來更多的風險。
(被焚毀的阿波羅1號飛船)
在上世紀60年代,美國家庭的電視普及率還不高,大家還習慣於通過收音機來收聽新聞,並不是所有人都能意識到電視轉播在宣傳上的重要性。
在NASA要為每減掉一磅重量向格魯曼公司支付5萬美元的情況下,在阿波羅飛船上安裝攝像機和電視信號傳輸設備是一項巨大的挑戰。因為在當時的技術條件下,安裝這樣一套「多餘」的設備並不是科學探索之所必需,並且它將帶來更多額外的重量。所以在NASA內部,抵制電視轉播的聲音非常大,太空人們也不認為拿著手持攝像機拍攝是件有意義的事情,他們覺得這是對他們工作的幹擾。
(這其實是最新款電視機的銷售廣告)
登月電視轉播計劃之所以能在重重阻力下繼續推進,可能與NASA需要資金有關,因為只有讓廣大美國民眾投入更多的熱情參與到阿波羅計劃中間來,NASA才有可能在國會爭取到更多的資金。
正因為大部分人覺得拍電視是件可有可無的工作,所以在設計阿波羅飛船的時候,分配給電視訊號傳輸的帶寬也非常小,它完全無法按當時標準商業電視訊號所需要的帶寬進行傳輸。為了解決這個問題,通信專家們用一種「低速掃描圖像系統」提供每秒10 幀每幀320線的黑白畫面,這樣就大幅減少了回傳的數據量。NASA為了在飛船上安裝電視訊號發射裝備額外耗費了數以百萬美元計的資金,在地面接收這些圖像數據對於當時美國的科技水平來說也是一個極其複雜的工程。即便如此,這些回傳的畫面還需要在地面進行「加工」,轉換成標準的電視信號才能在電視上播放出來,這個「加工」的過程就是先把回傳的小黑白畫面在一個小的監視器上播放,再用另一臺攝像機去拍它,然後將圖像交給電視臺。
(「阿波羅11號」太空人使用的手持式攝像機)
事實上,阿波羅計劃的第一次深空電視轉播並不是大家所熟知的阿波羅11號,而是從阿波羅8號升空的時候就已經開始了。在土星5號火箭還不是很穩定、阿波羅飛船還沒有備份引擎的情況下,NASA冒險決定將阿波羅8號乘員組送入環繞月球的軌道,這是一次大膽的嘗試。阿波羅8號上攜帶了一臺手持式小型黑白低速掃描攝像機,太空人們利用它拍攝了6次飛行的圖像,並將畫面傳輸回了休斯頓中心。
(有趣的是50年後NASA展示了另一臺不同的攝像機)
阿波羅11號是否應該攜帶攝像機到達月球表面儘管也引發過爭論,但NASA最終決定讓太空人攜帶它登上月球,於是地面上的人們有幸看到了阿姆斯特朗的「第一步」,至於說他們是如何拍到阿姆斯特朗出艙畫面,並且做到在荒涼的月球表面向地球傳輸電視信號的,由於NASA並沒有公開詳細信息,我們不得而知。
(阿姆斯特朗的「第一步」,不知道是誰拍的,登月艙外也許還有一臺攝像機?)
阿波羅11號的巨大成功以及由此帶來的激烈反響,NASA允許阿波羅12號攜帶一臺彩色電視攝像機登月,此後美國公眾在電視上看到的都全是彩色圖像了。1970年代初,美國家庭的電視普及率達到70%,阿波羅登月計劃的促銷作用不可小視。
(美國民眾慶祝阿波羅11號太空人回歸)