下次宇航员登陆月球时,我们将以高清画质观看。信号传输将是彩色、数字的,帧率可达每秒60帧。视频广播的质量将高于阿波罗任务时期,但视频专业人员仍将面临月球上颇具挑战性的限制条件,比如带宽、信号延迟、月光以及无处不在的尘埃">下次宇航员登陆月球时,我们将以高清画质观看。信号传输将是彩色、数字的,帧率可达每秒60帧。视频广播的质量将高于阿波罗任务时期,但视频专业人员仍将面临月球上颇具挑战性的限制条件,比如带宽、信号延迟、月光以及无处不在的尘埃">
下次宇航员登陆月球时,我们将以高清画质观看。信号传输将是彩色、数字的,帧率可达每秒60帧。视频广播的质量将高于阿波罗任务时期,但视频专业人员仍将面临月球上颇具挑战性的限制条件,比如带宽、信号延迟、月光以及无处不在的尘埃。
人类首次踏上月球表面半个世纪后,空间通信专家们正在为这一史诗般的时刻筹备尽可能出色的报道。告别20世纪60年代标志性的模糊画面,满足科学目标并让渴望图像的观众满意,这至关重要。欧空局(ESA)和德国航空航天中心(DLR)在德国的LUNA设施中,借助逼真的月球场景,主导了一次模拟月球漫步。这些航天机构将把演练图像用作未来月球表面作业的参考文件。
此次拍摄的画面包括宇航员离开着陆舱、探索月球,甚至进行月球自拍,捕捉宇航员头盔面罩上的反射影像。图像专家们既拍摄了静态画面,也捕捉到宇航员和相机持续移动的动态画面。这项工作并非制作虚假的月球影像。团队致力于开发从简单场景到大量动作场景的逼真测试片段,即 “编码器杀手”,以尽量减少月球传输所需的带宽。
航天机构和企业利用图像向公众分享他们的探索成果。大多数关于发射、国际空间站以及深空的视频,在存储或传回地球之前都经过压缩。为确保质量和兼容性,来自28个国家的专家参与了空间数据系统咨询委员会(CCSDS),讨论不同类型的编码和传输方式,以保障来自太空的视频质量和数据处理等事宜。
这个跨国团队致力于解决通过月球有限带宽接收高质量图像的障碍。通用参考标准有助于科学、工程和图像团队在火箭发射前了解预期情况。德国航空航天中心在CCSDS运动图像及应用团队的代表福克·希夫纳表示:“这些努力应有助于各机构和企业为视频应用和设备建立一个基准。提升视频质量的工作不仅针对月球影像,还适用于所有空间传输。”
LUNA设施在实际任务前,提供逼真的月球条件以测试设备和程序。欧空局在CCSDS运动图像及应用工作组团队的代表梅兰妮·考恩,在处理和编辑太空影像方面拥有超二十年经验,她第一次踏入欧洲的 “地球上的月球” 时激动不已。
她说:“我得以一窥月球上可能的景象。没有什么能比这更接近真实了。在这个超现实的环境中拍摄影片和照片,是一次特别且具挑战性的经历。” 梅兰妮身着防护服,以防尘埃粘在衣服和头发上,并避免吸入。月球尘埃是拍摄面临的最大挑战之一。在 “月球场” 上的每一步都会扬起尘埃颗粒,飘浮在空中并使图像失真。
场景中需要避开墙壁、电缆和幕布,测试片段必须尽可能像月球场景。团队花时间测试相机角度、移动和照明。梅兰妮说:“我们尝试了不同的太阳模拟器和技术,来复制太阳在月球上的光照。我们研究了岩石和陨石坑内阴影的影响。” 她补充道:“早期测试表明,高动态范围(HDR)视频将在月球表面阴影区域提供更多细节。”
从月球发送视频并不像上传到YouTube那么简单。月球传输的主要限制因素是尺寸和功耗。月球设备必须轻巧、节能,并且能承受极端温度变化。即便我们具备与地球进行高带宽传输的能力,发射机的尺寸和重量也使其不适合搭载飞行。
阿波罗任务使用的微波频率需要20000瓦的功率向月球发送信号。航天器的指令舱和登月舱配备小天线和输出仅20瓦的小型发射机。作为补偿,地球上深空网络的大型天线跟踪了前往月球的行程。另一个挑战是信号延迟。无线电信号从月球传播到地球需要1.3秒。
欧空局的 “月光” 计划旨在将由五颗月球卫星组成的星座送入月球轨道,其中一颗用于高数据率通信。该星座将增强月球与地球之间的通信链路。


