Przejdź do treści

Niezwykłe filmy 4K nagrywane w kosmosie przez aparat α7S II 

Z Japońskiego Modułu Eksperymentalnego „KIBO”, znajdującego się na Międzynarodowej Stacji Kosmicznej. 

Aparat α7S II z powodzeniem zarejestrował pierwszy komercyjny materiał 4K w przestrzeni kosmicznej

Nowy system fotograficzny, w tym aparat α7S II, został zainstalowany na platformie badawczej Japońskiego Modułu Eksperymentalnego Międzynarodowej Stacji Kosmicznej – KIBO. 

H-II Transfer Vehicle KOUNOTORI – japoński transportowy statek kosmiczny obsługujący Międzynarodową Stację Kosmiczną wystartował 9 grudnia 2016 r. z największego w Japonii kompleksu do wystrzeliwania rakiet w przestrzeń kosmiczną – Centrum Kosmicznego Tanegashima – z jednym z rewolucyjnych aparatów α7S II firmy Sony na pokładzie. Dzięki temu mamy możliwość oglądania filmów z kosmosu w jakości 4K lub Full HD, a także 12-megapikselowych zdjęć.
Międzynarodowa Stacja Kosmiczna porusza się po orbicie znajdującej się ok. 400 km nad Ziemią z prędkością ok. 8 km/sek. Jedno okrążenie Ziemi trwa mniej więcej 90 minut (16 okrążeń na dzień), co oznacza, że stacja porusza się szybciej niż pocisk.
Dlaczego właśnie α7S II został wybrany jako aparat fotograficzny, który ma robić zdjęcia w tym niewiarygodnym otoczeniu? I co ma zostać przez niego uwiecznione? Rozmawialiśmy z Toshitami Ikedą, starszym inżynierem JAXA, odpowiedzialnym za zewnętrzny system fotograficzny.

(Wywiad z 13 grudnia 2016 r.)

Zdjęcia, które można zrobić wyłącznie w przestrzeni kosmicznej

Nietypowe zjawiska naturalne i zmieniający się wygląd Ziemi.

- Czy mógłbyś na początek powiedzieć nam kilka słów o zadaniach i roli aparatu zewnętrznego w przestrzeni kosmicznej?

Zadaniem aparatu zewnętrznego jest fotografowanie Ziemi z Międzynarodowej Stacji Kosmicznej. Dzięki uzyskaniu wyjątkowych zdjęć o dużej głębi, przedstawiających zjawiska takie jak obejmująca duże obszary katastrofa, można poznać aspekty sytuacji, które są niewidoczne w miejscu zdarzenia, na przykład zasięg zjawiska i zniszczeń. Możemy również badać zmiany związane ze środowiskiem naturalnym poprzez ciągłe robienie zdjęć konkretnego miejsca – prowadzić obserwację stałego punktu. W ten sposób moglibyśmy zaobserwować na przykład zmianę koloru morza dzięki fotografowaniu podwodnego wulkanu lub zauważyć ruchy dryfującego lodu. Rozpoznając takie zmiany na Ziemi, możemy przyczynić się do głębszego zrozumienia globalnych kwestii związanych ze środowiskiem naturalnym i wierzymy również, że przekazywanie obrazów niewidocznych z Ziemi zwiększy zainteresowanie rozwojem badań przestrzeni kosmicznej.  

- Aparat α7S II może nagrywać filmy i robić zdjęcia. Jak podzielicie te zadania?

Myślę, że dynamiczne sceny z kosmicznymi statkami transportowymi, takimi jak KOUNOTORI, zbliżającymi się do lub odlatującymi z Międzynarodowej Stacji Kosmicznej lub z centrum kosmicznego znajdującego się na japońskim archipelagu – przecinając go z południa na północ – mogą być przekazywane bardzo realistycznie za pomocą obrazu filmowego. Z drugiej strony, fotografie oferują lepsze odwzorowanie barw, co można wykorzystać przy analizowaniu bardziej subtelnych zmian, takich jak zmiana koloru oceanów i lasów.

Oczekiwania odnośnie dużej czułości aparatu α7S II i pierwszego filmu 4K nagranego na zewnątrz Międzynarodowej Stacji Kosmicznej

Możliwość wykonywania zdjęć przestrzeni kosmicznej i Ziemi w nocy

- Wyjaśnij, dlaczego wybrano α7S II jako aparat zewnętrzny.

System fotograficzny umieszczony poza stacją jest zdalnie sterowany z Ziemi i przekazuje na Ziemię obraz z aparatu. To sprawiło, że α7S II, który posiada już wbudowany interfejs USB i może obsługiwać komendy, był doskonałym kandydatem do roli zewnętrznego aparatu. Na jego korzyść przemawiała również łatwość obsługi technicznej. Ponadto zjawiska, takie jak zorza polarna czy meteory, a nawet Ziemia widziana nocą z kosmosu wyglądają nieco inaczej niż wtedy, gdy są obserwowane na Ziemi, a duża czułość oferowana przez aparat α7S II doskonale sprawdza się w takich sytuacjach. Międzynarodowa Stacja Kosmiczna okrąża Ziemię w ciągu 90 minut – korzystając z naszego poprzedniego systemu, nie mogliśmy nawet myśleć o fotografowaniu w nocy – traciliśmy więc każde 45 minut z danego okrążenia. Bardzo cieszy mnie sposób działania tego aparatu i możliwość fotografowania nawet przy bardzo słabym świetle, w nocy.

- Myślę, że oczekiwania wobec filmów 4K nagrywanych w przestrzeni kosmicznej również są wysokie.

Oczywiście możliwość nagrywania filmów 4K jest ważną kwestią. Będą to pierwsze filmy 4K pochodzące z aparatu komercyjnego zainstalowanego na zewnątrz Międzynarodowej Stacji Kosmicznej, a ja czekałem na to z niecierpliwością, myślę, że uda nam się uchwycić materiał bardziej żywy i autentyczny niż kiedykolwiek wcześniej. Pierwotnie planowaliśmy użyć aparatu α7S. Następnie w 2016 r. postanowiono zastąpić go modelem drugiej generacji – α7S II – oferującym wewnętrzny zapis filmów 4K. Mieliśmy niewiele czasu na instalację, a ponowne testowanie było bardzo trudne. Największą zaletą było to, że komendy obu aparatów są kompatybilne, a także wykorzystują one te same czujniki, przez co mogliśmy usprawnić cały proces. Niektóre części i oprogramowanie nieznacznie się różniły – na przykład sekwencja włączania zasilania jest nieco inna, więc konieczne było podjęcie pewnych działań w tym zakresie.
Gdy inżynierowie Sony dostarczyli nam informacji o częściowych zmianach dotyczących sprzętu i różnicach pomiędzy aparatami α7S a α7S II, byliśmy w stanie przeprowadzić niezbędne oceny i dostosować system, a następnie umieścić aparat w KIBO.
Bardzo cieszy nas możliwość robienia zdjęć 4K przy użyciu zewnętrznego aparatu.

- Czy poza możliwością nagrywania filmów 4K istnieją inne różnice pomiędzy obecnym a poprzednim aparatem zewnętrznym?

Wcześniej zewnętrzny aparat przymocowany do platformy badawczej KIBO został ustawiony w taki sposób, że zawsze był skierowany w stronę Ziemi, a obecnie dysponujemy mocowaniem, które umożliwia nam poruszanie się względem 2 osi, co oznacza, że nawet jeśli skierujemy aparat ku Ziemi, może on nadal zmieniać położenie i fotografować przestrzeń kosmiczną. Ta możliwość uchwycenia Ziemi i przestrzeni kosmicznej z różnych kątów pozwoli na powstanie fotografii, jakich do tej pory nie mogliśmy zrobić.

Aparat α7S II z obiektywem [FE PZ 28-135 mm F4 G OSS] używany jako aparat zewnętrzny Międzynarodowej Stacji Kosmicznej 

[Zewnętrzny widok Japońskiego Modułu Eksperymentalnego KIBO i miejsca przymocowania aparatu]

Aparat zamocowany jest na czubku Japońskiego Modułu Eksperymentalnego KIBO. Stamtąd może uchwycić zarówno obraz Ziemi, jak i przestrzeni kosmicznej. Moduł KIBO posiada śluzę powietrzną i mechaniczne ramię, które umożliwiają ustawianie sprzętu badawczego i urządzeń obserwacyjnych w dowolnym miejscu lub w razie potrzeby przełączanie go bez udziału astronautów.

Źródło: JAXA

Źródło: JAXA

Japoński Moduł Eksperymentalny (JEM)

Japoński Moduł Eksperymentalny (JEM)

1. Moduł hermetycznie zamknięty 2. Moduł zaopatrzeniowy (sekcja hermetycznie zamknięta) 3. Śluza powietrzna JEM 4. Robotyczny manipulator JEM z osprzętem 5. Odsłonięta instalacja 6. Miejsce montażu α7S II

Mała odsłonięta platforma badawcza z wymienialnym IVA (i-SEEP) i jednostka aparatu


Mała platforma badawcza z wymienialnym IVA (i-SEEP) i jednostka aparatu 

Ogrom testów w celu zapewnienia bezpiecznej i stabilnej pracy urządzenia w kosmosie

- W jaki sposób aparat α7S II dostał się na Międzynarodową Stację Kosmiczną?

Ponieważ przestrzeń kosmiczna jest próżnią, ciepło nie jest rozpraszane przez konwekcję powietrza. Aby temu zaradzić, aparat z obiektywem jest umieszczony w aluminiowej obudowie, w jednostce aparatu, a maksymalizacja kontaktu z tą aluminiową obudową pomaga ciepłu wydostawać się na zewnątrz. Jednostka aparatu została zabezpieczona materiałami amortyzującymi i przetransportowana przez japoński statek KOUNOTORI w hermetycznie zamkniętym module jako część ładunku.

- Jakiego typu testy były konieczne, by móc korzystać z aparatu na Międzynarodowej Stacji Kosmicznej?

Zaczęliśmy od sprawdzenia czy aparat będzie funkcjonował prawidłowo i pozostanie sprawny pomimo oddziaływania na niego promieniowania kosmicznego, oraz czy może działać w próżni i ekstremalnych warunkach termicznych przestrzeni kosmicznej. Musieliśmy upewnić się, że wytrzyma wibracje podczas startu i będzie działał bez powodowania zakłóceń elektromagnetycznych.
Następnie przeprowadziliśmy testy, aby przekonać się czy sam aparat może wytrzymać zakłócenia elektryczne lub elektromagnetyczne wytwarzane przez inne urządzenia na stacji kosmicznej, a także musieliśmy mieć pewność, że może być sprawnie sterowany z Ziemi i że będziemy mogli przesyłać na Ziemię obrazy z aparatu. Zanim został przymocowany do platformy badawczej, umieściliśmy go w module eksperymentalnym, w którym astronomowie żyją i pracują w zwykłej odzieży, dlatego też trzeba było przeprowadzić wszystkie testy, aby upewnić się, że nic im nie zagraża – na przykład szkodliwe gazy.

Prawdziwy zewnętrzny aparat. Okrągły kształt widoczny na dole to obiektyw. Okrągły otwór w obudowie aparatu pozwala na fotografowanie na zewnątrz

Sprzęt w zasadzie nie został zmodyfikowany

Niezawodna technologia zapewniająca wyjątkową odporność na panujące wokół warunki  

- Czy stosujecie jakieś specjalne ustawienia, które ułatwiają pracę aparatu w niezwykłych warunkach przestrzeni kosmicznej? 

W tych warunkach, jeśli skierujesz aparat w stronę słońca, światło słoneczne stopniowo przyczyni się do powstania bardzo wysokiej temperatury. Natomiast skierowanie go w przeciwną stronę spowoduje znaczny spadek temperatury. Różnica temperatur może wynosić ponad 200 stopni Celsjusza, dlatego używamy chłodnicy, kiedy mamy do czynienia z nadmiernym ciepłem, i grzejnika przy niskich temperaturach, aby aparat mógł funkcjonować w możliwie umiarkowanych warunkach.
Sam aparat fotograficzny pozostał niemal nietknięty. Przeprowadziliśmy mnóstwo testów, ale nie napotkaliśmy wielu problemów. To dowód na niezawodność i odporność aparatu α7S II, który możemy w niezmienionej formie wykorzystywać w tak niezwykłym otoczeniu.

- Powiedz nam, w jaki sposób aparat α7S II został przystosowany do użycia w kosmosie.

Jako że aparat jest sterowany zdalnie z Ziemi, zmieniliśmy część oprogramowania sprzętowego, dzięki czemu możemy zmieniać jego ustawienia za pomocą poleceń operacyjnych. Prawie wszystkie korekty ekspozycji i innych ustawień mogą być przeprowadzane zdalnie. Używamy teraz obiektywu z elektryczną regulacją zoomu SELP28135G i możemy sterować nim stąd, z Ziemi. Ponieważ dysponujemy obecnie możliwością nagrywania filmów 4K, możemy nagrać film i przesłać go na Ziemię – jest to dodatkowa funkcja całego systemu. Posiadamy także zewnętrzny zasilacz, bowiem trudno byłoby zmienić baterię w aparacie ze względu na jego lokalizację – dlatego zasilanie również może być włączane i wyłączane z Ziemi.

Nawet z obiektywem z elektryczną regulacją zoomu (FE PZ 28-135 mm F4 G OSS) α7S II zachował swoją pierwotną formę w kosmosie.

Pobudzanie wyobraźni i marzeń dzięki zdjęciom z kosmosu

- Kto interesuje się zdjęciami, które robicie?

W zasadzie wszyscy. Wiele problemów Ziemi trudno dostrzec w naszym życiu codziennym, ale kiedy spoglądasz na to z perspektywy kosmosu, to naprawdę robi wrażenie. Chciałbym, aby te zdjęcia wpłynęły na rozwój wyobraźni i rozbudzały ciekawość. Byłbym bardzo szczęśliwy, gdyby trafiając do dzieci zachęciły je w przyszłości do podjęcia pracy w sektorze związanym z przestrzenią kosmiczną – na przykład do stworzenia aparatu, który może robić zdjęcia w kosmosie. To przyniosłoby nam wielką satysfakcję – świadomość, że mamy pozytywny wpływ na przyszłe pokolenia.

Zmieniono sposób zasilania, zastępując baterię zewnętrznym zasilaczem

Toshitami Ikeda

Toshitami Ikeda

Starszy inżynier
Centrum Misji i Integracji
Dyrekcja ds. technologii kosmicznych lotów załogowych
Japońska Agencja Eksplorowania Przestrzeni Kosmicznej

Ukończył studia podyplomowe, rozpoczął pracę w NASDA (japońska agencja kosmiczna, obecnie JAXA). Bierze udział w pracach rozwojowych i promocyjnych dotyczących Japońskiego Modułu Eksperymentalnego – KIBO. Na obecnym stanowisku od 2015 roku.

Kliknij poniżej, aby zobaczyć polecane produkty