Девять цветов радуги

Трудно сказать, когда и с какой целью впервые опустили под воду телевизионную камеру. Можно лишь утверждать, что это произошло не ранее начала 50-х годов. Но уже вскоре подводное телевидение (об этом писали в английских журналах) дало первые полезные результаты, став участником драматических поисков затонувшей английской подводной лодки «Эффрей». Именно благодаря подводному телевидению удалось организовать быстрые и результативные поиски.

Затонувшую английскую подводную лодку «Эффрей» нашли с помощью подводной телевизионной установки. На снимке можно разобрать название затонувшей лодки.

Еще совсем недавно информацию о подводном мире получали только от водолаза. При этом нельзя было проводить длительных наблюдений, так как пребывание человека под водой ограничено; невозможными оказывались и наблюдения на больших глубинах или при бурной погоде. Что же касается сведений, полученных от водолаза, то по точности, подробности и наглядности они значительно уступают личным впечатлениям и могут оказаться недостаточными для принятия решения.

Всех этих недостатков лишено подводное телевидение.

Оно оказывает очень большую помощь при проведении подводных строительных работ, при осмотре подводных частей различных сооружений в портах, при строительстве плотин и, кроме того, экономит время и средства.

В Советском Союзе создано несколько первоклассных установок подводного телевидения. Одна из них получила «Большой приз» на Брюссельской всемирной выставке.

При создании подводных телевизионных камер имеются две основные трудности.

Одна из них заключается в том, что направление обзора, направление, в котором повернута оптическая ось объектива подводной камеры, может быть стабилизировано в пространстве лишь с помощью чрезвычайно сложных устройств. Еще труднее управлять изменением этого направления с помощью дистанционных управляющих устройств.

Представьте себе, что вы опустили под воду камеру на обычном тросе. В этом случае ей ничто не помешает поворачиваться вокруг вертикальной оси даже при наличии очень малых скручивающих усилий. Такие усилия всегда будут возникать то под воздействием подводных течений, то под воздействием остаточных напряжений в самом тросе. Поэтому от конструкторов подводных телевизионных камер потребовалось не только решение вопросов, относящихся непосредственно к передаче изображения и к созданию прочного водонепроницаемого кожуха, но в равной мере вопросов, относящихся к созданию такой аппаратуры дистанционного управления подводной камерой, которая позволила бы устанавливать направление обзора по желанию.

Один из способов заключается в управлении камерой с помощью гребных винтов. Но такой способ имеет два важных недостатка: в наддонной области винты вздымают со дна ил и песок и тем самым мутят воду, кроме того, работа винтов распугивает водяных животных.

Другой способ основывается на использовании гироскопов — особых устройств, обладающих свойством сохранять неизменное положение в пространстве. Устройства, позволяющие стабилизировать направление в пространстве с помощью гироскопов, называются гироплатформами. Применение гироплатформы с размещенной на ней передающей камерой в принципе позволяет решить задачу, однако конструкция подводной камеры при этом получается весьма сложной и дорогой.

И все-таки ни один из этих способов не является ни достаточно простым, ни достаточно хорошим. Поэтому очень часто камеру делают без каких-либо устройств дистанционного управления и ее обслуживает водолаз. В большинстве случаев и такое использование подводного телевидения вполне оправдывает себя и приносит большую пользу.

Вторая трудность подводного телевидения имеет принципиальное значение. Она связана с оптическими свойствами воды. В отличие от воздуха вода значительно менее прозрачна. Расстояния, на которых предмет может четко различаться, исчисляются всего лишь метрами, да и то при условии, что вода совершенно чистая и спокойная и применяется достаточно яркое освещение. Особенно мала дальность видимости в речной воде.

Одним из методов повышения дальности видимости является применение усиливающих контраст устройств, подобных примененным в «кошачьем глазе».

Вторым — переход на более длинные световые волны. Правда, в этом случае еще неизвестно, велик ли будет выигрыш.

Третий метод особенно интересен. Распространение звука тоже представляет собой волновой процесс. Если выбрать частоту колебаний довольно высокой — в области ультразвука, то явление дифракции будет заметно только при прохождении малых препятствий, так как длина ультразвуковых волн будет очень малой. Такие ультразвуковые волны имеют много сходства со световыми в том смысле, что к ним приложимы некоторые оптические законы. Оказывается, эти волны могут фокусироваться с помощью специальных устройств, подобно тому, как свет фокусируется линзами. Эти устройства поэтому называются акустическими линзами.

Так вот: если «освещать» пространство с помощью ультразвукового прожектора, то отраженные ультразвуковые колебания можно сфокусировать с помощью таких акустических линз в некоторой плоскости. При этом получится ультразвуковое «изображение». С помощью особых приемников ультразвука это «изображение» удается преобразовать в электрические сигналы таким же способом, как это делалось в телевидении. Дальше эти сигналы подаются на усилитель, а затем на кинескоп. На экране мы и увидим уже настоящее изображение. Оно не будет столь же четким, как при использовании световых волн. Зато дальность видимости возрастет во много раз.

Ультразвуковое телевидение уже делает первые успехи. Правда, качество изображения пока еще низкое, но можно надеяться, что скоро оно даст хорошие результаты.

Глаза и руки экспериментатора

Физические и химические опыты с радиоактивными материалами сопровождаются вредными для здоровья излучениями. Для того чтобы экспериментатор не подвергался опасности, предпринимается ряд сложных предохранительных мер.

Прежде всего все радиоактивные вещества и все необходимые для эксперимента приборы помещаются в так называемую горячую камеру, стены которой не пропускают вредных излучений. Экспериментатор находится вне камеры, у окна, застекленного специальным сортом стекла, также непроницаемым для таких излучений. Через окно он может непосредственно наблюдать за течением опыта.

Но как проводить его, как управлять им, если в камеру нельзя войти?

Этот вопрос сумела разрешить механика. Она создала особые механические устройства — дистанционные манипуляторы, заменившие руки человека. Экспериментатор управляет манипуляторами, и они выполняют все его желания почти так же хорошо, как и его собственные руки. Своими «пальцами» они могут захватывать нежную стеклянную химическую посуду, переливать растворы, производить взвешивание на весах…

Те, кто бывал на ВДНХ, видели такую горячую камеру и, вероятно, с восхищением наблюдали за работой искусственных рук — дистанционных манипуляторов.

Нередко интенсивность излучений оказывается столь значительной, что непосредственное наблюдение за экспериментом через окно становится невозможным. Тогда на помощь приходит телевидение. Телевизионная камера заменяет глаз ученого.

Вы помните о простейшем опыте с двумя перьями или с двумя спичками. На этом опыте мы убедились, как велика разница между зрением одним глазом и двумя глазами. Именно вследствие этой разницы применение обычной «одноглазой» телевизионной установки в горячей камере не даст возможности правильно управлять дистанционным манипулятором, хотя и позволит наблюдать за ходом эксперимента.

Поэтому телевизионные установки, применяемые в таких случаях, делаются стереоскопическими. От обычных они отличаются тем, что камера и приемник сдвоенные. Одна камера и один приемник передают изображение для левого глаза, а другая камера и приемник — для правого.