在黑白电视时代对第一次登月做现场直播,美国人怎么做到的?

在美国的阿波罗计划实施前,美国航天机构就已经着手制订了周密的太空信号传输计划,并持续付出了巨大的努力。

(观看“阿波罗11号登月”电视直播画面)

我们知道,“阿波罗11号”是在1969年7月16日搭载“土星5号”重型运载火箭发射升空,于7月20日降落到月球。而早在1958年年初,美国喷气推进实验室就已经在为月球与地球之间的讯号传输在做准备了,那时候还没有人知道未来会有一个“阿波罗计划”。

(踏足月球是60年代美国人的梦想)

美国喷气推进实验室希望修建一个巨型天线,以便与未来可能前往月球进行“军事拓荒”的探测器建立联络,他们在远离无线电干扰的加利福尼亚州一个偏远山谷盆地最先建设了戈尔德斯通太空跟踪站,这个跟踪站装备了直径达29.5米的巨型天线。

(太空跟踪站巨型天线)

在差不多同时,美国国家航空航天局成立,1961年5月,美国宇航员艾伦·谢泼德进入太空,但美国的航天成就已经落后于当时正如日中天的苏联。为了能在天空竞赛中压过苏联,肯尼迪总统宣布美国将在10年内将美国宇航员送上月球。

(肯尼迪宣布阿波罗登月计划)

登月计划不同于简单地将宇航员发射到距离地球仅一二百公里的近地轨道,为了对38万公里之遥的飞船进行精确的控制,美国人需要建立起一整套极其复杂的通讯系统和配套设施。这些设施将完成从航天器遥测、精确跟踪测量、声音讯号甚至是电视信号的传输。

美国科学家建立起了一个“统一S波段”,他们在美洲、非洲、欧洲、大洋洲、太平洋的许多地方建设了28个卫星通信站,这些通信站大多拥有直径达9.15米的大型卫星天线;在无法建设通信站的大洋中间,美国人建造了一批包括“红石号”和“水星号”在内的测量船用于卫星测控,他们甚至将KC-135S飞机的前端装上一个硕大的“鼻子”,在里边安装上讯号转发装置来进行中继通信。

(为阿波罗计划信号传输而改装的KC-135S飞机)

1967年1月27日,阿波罗1号飞船在位于美国佛罗里达州卡纳维拉尔角的一次例行测试中意外起火,三名参与测试的宇航员丧生,他们全都被烧死在飞船充满氧气的指挥舱里。为此,是否让阿波罗飞船携带摄像机的争论一直持续了好几年,因为有科学家认为携带摄像设备不仅会额外增加重量,还会带来更多的风险。

(被焚毁的阿波罗1号飞船)

在上世纪60年代,美国家庭的电视普及率还不高,大家还习惯于通过收音机来收听新闻,并不是所有人都能意识到电视转播在宣传上的重要性。

在NASA要为每减掉一磅重量向格鲁曼公司支付5万美元的情况下,在阿波罗飞船上安装摄像机和电视信号传输设备是一项巨大的挑战。因为在当时的技术条件下,安装这样一套“多余”的设备并不是科学探索之所必需,并且它将带来更多额外的重量。所以在NASA内部,抵制电视转播的声音非常大,宇航员们也不认为拿着手持摄像机拍摄是件有意义的事情,他们觉得这是对他们工作的干扰。

(这其实是最新款电视机的销售广告)

登月电视转播计划之所以能在重重阻力下继续推进,可能与NASA需要资金有关,因为只有让广大美国民众投入更多的热情参与到阿波罗计划中间来,NASA才有可能在国会争取到更多的资金。

正因为大部分人觉得拍电视是件可有可无的工作,所以在设计阿波罗飞船的时候,分配给电视讯号传输的带宽也非常小,它完全无法按当时标准商业电视讯号所需要的带宽进行传输。为了解决这个问题,通信专家们用一种“低速扫描图像系统”提供每秒10 帧每帧320线的黑白画面,这样就大幅减少了回传的数据量。NASA为了在飞船上安装电视讯号发射装备额外耗费了数以百万美元计的资金,在地面接收这些图像数据对于当时美国的科技水平来说也是一个极其复杂的工程。即便如此,这些回传的画面还需要在地面进行“加工”,转换成标准的电视信号才能在电视上播放出来,这个“加工”的过程就是先把回传的小黑白画面在一个小的监视器上播放,再用另一台摄像机去拍它,然后将图像交给电视台。

(“阿波罗11号”宇航员使用的手持式摄像机)

事实上,阿波罗计划的第一次深空电视转播并不是大家所熟知的阿波罗11号,而是从阿波罗8号升空的时候就已经开始了。在土星5号火箭还不是很稳定、阿波罗飞船还没有备份引擎的情况下,NASA冒险决定将阿波罗8号乘员组送入环绕月球的轨道,这是一次大胆的尝试。阿波罗8号上携带了一台手持式小型黑白低速扫描摄像机,宇航员们利用它拍摄了6次飞行的图像,并将画面传输回了休斯顿中心。

(有趣的是50年后NASA展示了另一台不同的摄像机)

阿波罗11号是否应该携带摄像机到达月球表面尽管也引发过争论,但NASA最终决定让宇航员携带它登上月球,于是地面上的人们有幸看到了阿姆斯特朗的“第一步”,至于说他们是如何拍到阿姆斯特朗出舱画面,并且做到在荒凉的月球表面向地球传输电视信号的,由于NASA并没有公开详细信息,我们不得而知。

(阿姆斯特朗的“第一步”,不知道是谁拍的,登月舱外也许还有一台摄像机?)

阿波罗11号的巨大成功以及由此带来的激烈反响,NASA允许阿波罗12号携带一台彩色电视摄像机登月,此后美国公众在电视上看到的都全是彩色图像了。1970年代初,美国家庭的电视普及率达到70%,阿波罗登月计划的促销作用不可小视。

(美国民众庆祝阿波罗11号宇航员回归)