Проект восстановления изображений лунного орбитального аппарата - Lunar Orbiter Image Recovery Project

Земля снята с аппарата Lunar Orbiter 1 в 1966 году. На изображении, изначально показанном публике, видны обширные дефекты и полосы.
Земля, полученная с Lunar Orbiter 1 в 1966 году. На этом изображении показано улучшение качества изображения после захвата и обработки с помощью LOIRP.

Проект восстановления изображений лунного орбитального аппарата ( LOIRP ) - это проект по оцифровке оригинальных аналоговых лент данных с пяти космических аппаратов Lunar Orbiter, которые были отправлены на Луну в 1966 и 1967 годах; его финансируют НАСА , SkyCorp, SpaceRef Interactive и частные лица.

Первое изображение, которое было успешно восстановлено в рамках проекта, было выпущено в ноябре 2008 года. Это была первая фотография Земли с Луны , сделанная в августе 1966 года. 20 февраля 2014 года проект объявил о завершении основной части захвата ленты. проекта. Одно изображение среднего разрешения, большая часть одного изображения высокого разрешения и части трех других отсутствуют, по-видимому, из-за ошибок во время их записи. Остальные изображения лунного орбитального аппарата были успешно восстановлены и опубликованы в Системе планетарных данных НАСА .

Задний план

Изображения, сделанные космическим кораблем Lunar Orbiter, в основном использовались для определения мест посадки пилотируемых миссий Аполлон . Когда эти миссии были завершены, данные примерно на 1500 магнитных лентах были в значительной степени забыты, так как они выполнили свою задачу. Оригинальные пленки были тщательно заархивированы в течение 20 лет правительством штата Мэриленд. Когда пленки были переданы обратно в Лабораторию реактивного движения НАСА (JPL) в Пасадене, штат Калифорния , в 1986 году, решение о том, списывать ли пленки на металлолом, стало ответственностью архивариуса JPL Нэнси Эванс. Она решила, что кассеты нужно сохранить. Она вспоминала: «Я не могла морально избавиться от этого материала».

Через несколько лет Нэнси Эванс и несколько коллег смогли начать небольшой проект, финансируемый НАСА. Им удалось найти четыре редких ленточных накопителя Ampex FR-900 - узкоспециализированные накопители, которые использовались только правительственными агентствами, такими как FAA, USAF и NASA. (В FR-900 транспорт был адаптирован из двух-дюймового Четырехразрядный видеопленки формата, только в случае , FR-900, привод был разработан , чтобы записать широкополосную аналоговый сигнал любого типа для измерительных приборов или других целей, а не конкретно видеосигнала как в случае с двухдюймовым Quad.) Со временем команда Эванса также собрала документацию и запасные части для ленточных накопителей из различных государственных источников.

Проект был успешным в получении необработанных аналоговых данных с лент, но для генерации изображений они обнаружили, что им необходимо специальное оборудование демодуляции, которое использовалось программой Lunar Orbiter, но больше не существовало. Члены команды пытались получить финансирование от НАСА и частных источников для создания оборудования, но безуспешно. В конце концов, и Нэнси Эванс, и Марк Нельсон перешли к другим проектам, а ленточные накопители остались в гараже Эванса.

В 2004 году Филип Хорземпа проводил исследование программы Lunar Orbiter в Управлении истории NASA в Вашингтоне, округ Колумбия. В его архивах он случайно натолкнулся на записку 1996 года, содержащую предложение Марка Нельсона оцифровывать изображения Lunar Orbiter, как описано выше. Примерно через год поисков Хорземпа установил контакт с Марком Нельсоном. Они двое решили найти финансирование и возобновить работу по восстановлению ленты Lunar Orbiter. Они связались с Джен Хельдманн из Исследовательского центра Эймса НАСА .

В начале 2007 года Хорземпа прокомментировал попытку восстановления ленты Lunar Orbiter на веб-форуме NASASpaceflight.com. В результате Деннис Винго связался с Филипом Хорземпа через этот форум. Хорземпа связал Уинго с Нельсоном и Эвансом, и они пригласили Уинго присоединиться к команде. В дополнение к упомянутым выше ленточным накопителям Нельсону удалось получить несколько ленточных головок. Ленточные накопители были абсолютно необходимы для чтения оригинальных лент с данными Лунного орбитального аппарата.

Деннис Винго - президент аэрокосмической инженерной компании SkyCorp и много лет занимается космическими и вычислительными технологиями. Он знал, что может собрать технические навыки, чтобы заняться обновлением ленточных накопителей, он мог найти контакты в НАСА, и, что наиболее важно, он знал, что Луна снова становится популярной собственностью. Уинго сказал: «Я знал цену ленточным накопителям и кассетам». Другая группа подумала так же, написав: «Будущие миссии на Луну оживили лунное сообщество и возобновили интерес к данным Lunar Orbiter».

Более новый космический аппарат, Lunar Reconnaissance Orbiter (LRO), вышел на орбиту вокруг Луны 23 июня 2009 года и после испытаний начал свою фотографическую миссию в сентябре того же года. Одна из основных задач LRO - определить риск для людей, работающих на поверхности Луны. LRO может создавать изображения поверхности, сравнимые с изображениями с самым высоким разрешением, полученными с Луны с орбиты в эпоху Аполлона. Первоначальные изображения Луны с орбиты были изображениями с самым высоким разрешением, когда-либо сделанными с орбиты Луны до того, как LRO сделал фотографии. Оцифрованные изображения лунного орбитального аппарата будут неоценимы для ученых, изучающих изменения на поверхности Луны.

Опыт и возможности

Передняя половина оборудования LOIRP

В феврале 2007 года Уинго впервые посетил четыре ленточных накопителя Ampex FR-900 в гараже Эванса. Каждый привод был около 6 футов (1,8 м) в высоту, 3 фута (0,9 м) в ширину, такой же глубиной, как холодильник, и весил около 600 фунтов (270 кг). Все они были покрыты толстым слоем пыли и паутины. Они хранились вместе с поддоном с руководствами и схемами для ленточных накопителей, а также с твердыми копиями данных, относящихся к лунным изображениям. Тем временем ленты надежно хранились на складе с климат-контролем. Всего было около 1500 лент, упакованных в коробки, уложенных по четыре стопки на поддоны и завернутых в термоусадочную пленку.

Уинго и Кейт Кауинг, бывший сотрудник НАСА и президент SpaceRef Interactive, соответственно, теперь были соруководителями проекта восстановления изображений лунного орбитального аппарата (LOIRP). И Cowing, и Wingo предоставили средства, необходимые для запуска проекта. Они потратили около года на поиски дополнительных средств, оборудования, документации и опыта. Пит Уорден , директор Исследовательского центра Эймса НАСА , согласился хранить ленточные накопители и ленты в неиспользуемых складских помещениях до тех пор, пока не будут найдены средства и средства для начала проекта восстановления.

В апреле 2007 года Лаборатория реактивного движения передала записи на хранение Исследовательскому центру Эймса. Эванс также передал права собственности на приводы FR-900 компаниям Wingo and Cowing. Wingo и Cowing арендовали два грузовых автомобиля, загрузили ленточные накопители и документацию в один грузовик, а поддоны с магнитными лентами с аналоговыми данными - в другой грузовик. Затем Коуинг и Уинго поехали на грузовиках в Маунтин-Вью, штат Калифорния , из Бербанка . Затем диски и ленты находились в хранилище примерно в течение следующего года, пока искали финансирование для проекта.

Поскольку команде требовалось помещение с надлежащим отоплением и охлаждением, а также раковиной, количество свободных зданий за воротами исследовательского центра Эймса сократилось до двух: парикмахерская и ресторан McDonald's , который закрылся за несколько недель до этого. Парикмахерская была относительно небольшой, поэтому для работы в ней потребовалось, чтобы ленты хранились на отдельном складе. С другой стороны, бывший McDonald's был намного больше, имел хорошее освещение, достаточную мощность, кондиционер и парковку. Оказалось, что здание нуждается в доработке электропроводки. К июлю 2008 года команда переехала в бывший «Макдональдс» (здание 596), которое теперь называют «МакМун».

Уинго и Кауинг быстро нашли больше опыта у Кена Зина, ветерана армии США, который имел большой опыт работы с аналоговыми магнитофонами, включая серию FR-900. По совпадению, брат Зина работал в Исследовательском центре Эймса НАСА, и именно по этому совпадению Уинго и Коуинг впервые связались с Зином. С помощью Кена Давидиана из штаб-квартиры НАСА в 2008 году было найдено финансирование для пилотного проекта, чтобы показать, что диски можно отремонтировать, и что изображения можно восстановить с исходных лент. Первой задачей было методично разобрать и почистить ленточные накопители. Тем временем Зин начал тестировать системы ленточных накопителей и составлять списки устройств, которые необходимо заменить и отремонтировать. Запчасти для приводов покупались на eBay, в интернет-магазинах электронных запчастей и в других местах.

Управление и вербовка союзников

Wingo и Cowing погрузились в управление проектом: заказ запчастей, управление фондами, поиск свободных площадок для оборудования, исследование компаний по ремонту и вербовка союзников для проекта. Он начал рассылать информационный бюллетень по электронной почте, который позже был преобразован в блог MoonViews.com, и публиковать фотографии на странице проекта в Facebook. Были набраны студенты-стажеры из близлежащего государственного университета Сан-Хосе , и команда попросила помощи у вышедших на пенсию сотрудников Ampex и авторов блогов с аудиторией, которая могла бы помочь. Каждый день к Макмуну приходили новые посетители, такие как доктор Лиза Гэддис из проекта Геологической службы США по оцифровке фильмов с Лунного орбитального аппарата и Чарли Бирн, который написал меморандум, рекомендующий хранить данные Лунного орбитального аппарата на магнитной ленте. О проекте сообщалось в Los Angeles Times , ComputerWorld , National Geographic , Associated Press , американских библиотеках , в местных новостях и в многочисленных блогах.

В каждую новость входило сообщение о том, что изображения являются важной частью истории, но, более того, они содержат научные данные о времени, месте и качестве, которые не повторялись. Эти изображения могут помочь в текущих исследованиях Луны и климата Земли. Могут быть даже другие утерянные данные той же эпохи, записанные с использованием тех же ленточных накопителей, которым можно было бы воспользоваться благодаря усилиям команды LOIRP.

Медиа и метаданные

Стеки 70-миллиметровых катушек с лентой внутри McMoon's

Вскоре после переезда в McMoon's была нанята группа студентов из Академии астробиологии НАСА, чтобы вынуть все ленты из коробок и привести их в порядок. Каждая лента запускается на ленточном накопителе примерно за час и содержит одно изображение с высоким разрешением и одно изображение со средним разрешением. При архивировании в начале 1970-х каждая катушка с лентой была помечена, завернута в прозрачный пластиковый пакет, заключена в металлическую жестяную банку и заклеена желтой пластиковой лентой. На внешней стороне контейнера с лентой размещены дополнительные ярлыки. Каждая лента помечена кодом, который обычно состоит из двух букв и двух цифр, например: MT_19, WT_45 и GT_46. Один из студентов Академии астробиологии понял, что первая буква указывает, какая наземная станция записала данные на ленту в этом контейнере: «М» указывает, что лента была записана в Мадриде, Испания ; «W» означает, что кассета была записана в Вумере, Австралия ; а «G» указывает, что кассета была записана в Голдстоуне, Калифорния . Это предположение подтвердилось, когда группа прослушала звуковую дорожку в начале нескольких лент, на которой оператор наземной станции декламирует информацию о ленте и записи. На кассетах, помеченных буквой «М», у оператора отчетливо слышен испанский акцент. На кассетах, отмеченных буквой «W», у оператора отчетливо выражен австралийский акцент. На кассетах, отмеченных буквой «G», оператор говорит с американским акцентом. Иногда звуковая дорожка фиксирует разговор оператора на одной станции слежения с оператором на другой станции слежения. Начальный звук каждой ленты включает дату записи ленты как по местному, так и по всемирному времени.

Есть много других сбивающих с толку проблем с лентами. Каждая лента должна содержать полную пару изображений, но некоторые содержат всего несколько минут аудиосигнала, а некоторые содержат одну и ту же крошечную часть изображения снова и снова. На ранних стадиях проекта команда хотела спасти изображения, которые имеют наибольшую ценность и влияние, но они обнаружили, что поиск изображений в этом неупорядоченном массиве лент требует очень много времени.

Оборудование и финансирование

Один из ленточных накопителей FR-900

В законченной и работающей системе магнитного ленточного накопителя головки ленточного накопителя прикладывают к ленте очень специфическое магнитное поле; лента затем вызывает изменение электрического тока, которое фиксируется. Данные с лент Lunar Orbiter затем проходят через демодулятор и через аналого-цифровой преобразователь, чтобы их можно было передать в компьютер для цифровой обработки. Каждое изображение разделено на полосы на ленте, поэтому компьютер используется для объединения полосок для создания единого изображения. Еще до того, как начать проект, команда оценила риски и определила их два: во-первых, качество лент ухудшилось до такой степени, что их невозможно было прочитать; во-вторых, ленточные накопители не могли читать ленты. Основные этапы проекта были разработаны для скорейшего тестирования этих рисков с наименьшими затратами денег.

После того, как проект всерьез стартовал в июле 2008 года, результаты пришли быстро. Всего через пару недель был включен первый ленточный накопитель, хотя было ясно, что многие части все еще нуждаются в замене. Еще одна неделя очистки и тестирования показала, что среди четырех накопителей и партий запасных частей было достаточно хороших источников питания для работы одного из ленточных накопителей, и была по крайней мере одна рабочая головка для накопителя. Головка - это механизм, который касается ленты, считывает и записывает данные, поэтому это абсолютно необходимо; в случае стримеров Ampex FR-900 головки не производились после 1974 года, не подлежат замене и могут быть отремонтированы с большими затратами только одной небольшой компанией.

Спустя еще месяц ремонта и замены деталей, тестирования и настройки механизмов проект получил первый твердый результат, что ленты хорошие. Каждая лента начинается с короткого аудиоклипа стандартного формата оператора, и ленточные накопители смогли прочитать аудиосигнал. ( Послушайте образец звука. ) При этом не используются видеоголовки, которые необходимы для чтения данных Lunar Orbiter с ленты, но это продемонстрировало, что ленты не испортились и что многие подсистемы ленточного накопителя были в хорошем рабочем состоянии.

Документация по ленточным накопителям была по существу неполной, что мешало команде понять правильный способ ремонта, обслуживания и использования ленточных накопителей. Поиск документации был обширным и обычно разочаровывающим, поскольку часто оказывается, что пенсионеры или пожилые инженеры совсем недавно очистили свои гаражи. В своем блоге Деннис Винго сказал: «Я не могу сказать вам, сколько раз мы слышали похожие истории о недавно брошенных руководствах за последние шесть месяцев». В самый подходящий момент команда услышала от друга друга, что основная масса документации по техническому обслуживанию, хранящаяся на апертурных картах (микрофильмах, встроенных в компьютерные перфокарты), была сохранена вышедшим на пенсию главой полевого инжиниринга Ampex . Эта документация позволит команде понять правильные процедуры ремонта ленточных накопителей и выравнивания механизмов.

На этом этапе восстановления самой большой проблемой стала демодуляция лент. Команда не была уверена, правильна ли плата демодуляции, поставляемая вместе с системой, нужна ли им другая плата или она нужна была одна и еще одна. В то же время они обнаружили кассету, которая, судя по аудиоклипу в начале, звучала так, как если бы она содержала демодулированную запись одного из изображений. Это был удачный случай, поскольку он означал, что для генерации изображений с этой ленты не потребовался бы демодулятор. Если команде удастся спасти этот образ, проект докажет, что «привод можно отремонтировать до точки надежного воспроизведения кассеты». Работа продолжалась, и команда придумала термин «техноархеология», чтобы описать процесс исследования, какая пленка и какое изображение содержит.

Прямое сравнение исходной фотографии с восстановленной версией

Публикации в блоге продолжались, но мало содержали, пока внезапно НАСА не объявило о пресс-конференции. 13 ноября 2008 года НАСА провело пресс-конференцию и объявило, что публикует первое восстановленное изображение: поразительное изображение Земли, впервые полученное с Луны, сделанное 23 августа 1966 года. . Это было важной вехой, которая показала, что ленты и ленточные накопители были хорошими. Предварительный анализ показал, что изображение имело «в четыре раза больший динамический диапазон, чем ... [исходное] изображение на пленке и почти вдвое большее разрешение». Дирекция NASA Exploration Systems Mission Directorate (ESMD) до сих пор спонсировала команду, выделив небольшой грант в размере 100 000 долларов. Благодаря этим результатам было выделено больше средств - еще 150 000 долларов на полное восстановление приводов и создание оборудования демодуляции, необходимого для других лент. Грегори Шмидт, заместитель директора Института лунных наук НАСА в Эймсе, сказал: «Теперь, когда мы продемонстрировали возможность извлечения изображений, наша цель - завершить восстановление ленточных накопителей и перейти к извлечению всех изображений на оставшихся лентах. ".

В течение месяца был получен следующий раунд финансирования, и реставрация началась всерьез. Головки, шпиль и роторные двигатели ремонтировали две разные компании. Была обнаружена новая документация о демодуляции, и команда начала собирать плату вручную. Ремни под заказ изготавливались взамен старых. Написано программное обеспечение для обработки цифровых изображений. Самыми большими расходами были головы, ремонт которых стоил около 8000 долларов каждая.

21 марта 2009 года команда объявила, что они спасли недемодулированное изображение с одной из лент, используя недавно усовершенствованную систему демодуляции. Это изображение кратера Коперник было получено с космического корабля Lunar Orbiter 2 24 ноября 1966 года. Ученый NASA Мартин Светник был процитирован в статье журнала Time от 1966 года, в которой он назвал это изображение «одним из величайших снимков века».

К апрелю команда оцифровала 30 изображений. Пару месяцев спустя статья в ComputerWorld показала, что проект получил новый грант в размере 600 000 долларов и надеялся полностью оцифровать все изображения к февралю 2010 года. Большая часть нового финансирования поступила от НАСА, но около 10% поступило от других доноров. . Это новое финансирование позволило команде полностью восстановить второй ленточный накопитель к ноябрю 2009 года, что значительно ускорило процесс восстановления образов.

Головки Ampex FR-900 были отремонтированы компанией Videomagnetics из Колорадо-Спрингс, штат Колорадо, единственной компанией в мире, которая до сих пор ремонтировала видеоголовки Ampex и RCA Quadruplex.

Будущее сохранение

К апрелю 2017 года все изображения были доставлены в Систему планетарных данных НАСА (PDS), цифровое хранилище данных миссии НАСА и наземной поддержки. В мае 2017 года началось экспертное рассмотрение представления LOIRP PDS. Объемы онлайн-данных LOIRP были опубликованы для открытого доступа НАСА в узле PDS Cartography and Imaging Sciences 31 января 2018 года.

Смотрите также

Рекомендации

дальнейшее чтение

Публикации
Новости

Внешние ссылки