La prossima volta che gli astronauti atterreranno sulla Luna, potremo osservare l’evento in alta definizione. La trasmissione sarà a colori, digitale e fino a 60 fotogrammi al secondo.
La qualità del video trasmesso sarà superiore rispetto alle missioni Apollo, ma i professionisti del video dovranno comunque affrontare le difficili condizioni lunari, come la larghezza di banda, i ritardi del segnale, la luce lunare e la polvere onnipresente. A mezzo secolo dal primo passo dell’umanità sulla superficie lunare, gli esperti di comunicazioni spaziali si stanno preparando per offrire la migliore copertura possibile di questo momento epico.
Luci e polvere per uno scatto lunare
Abbandonando le iconiche immagini sgranate degli anni ’60, la posta in gioco è alta per soddisfare sia gli obiettivi scientifici che un pubblico affamato di immagini. L’Agenzia spaziale europea ESA e il Centro aerospaziale tedesco (DLR) hanno condotto una simulazione di passeggiata lunare con un’ambientazione realistica presso la struttura LUNA in Germania. Le agenzie spaziali utilizzeranno le immagini della prova come file di riferimento per le future operazioni sulla superficie lunare.
Prepararsi per l’evento reale
Le riprese includevano astronauti che lasciavano un modulo di atterraggio, esploravano la Luna e persino scattavano un selfie lunare per catturare il riflesso sulla visiera del casco dell’astronauta. Gli esperti di immagini hanno catturato sia immagini statiche che molto dinamiche con astronauti e telecamere in movimento costante. Questo esercizio non riguardava la creazione di false riprese lunari. Il team ha lavorato allo sviluppo di clip di prova realistiche che vanno da scene semplici a scene con molto movimento, o “killer di codificatori”, che minimizzeranno l’uso della larghezza di banda per le trasmissioni lunari.
Standard delle immagini spaziali
Le agenzie spaziali e le aziende utilizzano le immagini per condividere i loro successi nell’esplorazione con il pubblico. La maggior parte dei video dei lanci, della Stazione spaziale internazionale e dello spazio profondo sono compressi prima di essere archiviati o trasmessi sulla Terra. Per garantire qualità e compatibilità, esperti di 28 nazioni partecipano al Comitato Consultivo per i Sistemi di Dati Spaziali (CCSDS) per discutere diversi tipi di codifica e trasmissione al fine di garantire, tra le altre cose, la qualità video e la gestione dei dati dallo spazio.
Questo team multinazionale affronta gli ostacoli nel ricevere immagini di alta qualità attraverso la limitata larghezza di banda disponibile dalla Luna. Un riferimento comune aiuta i team scientifici, ingegneristici e di immagini a sapere cosa aspettarsi prima che il razzo decolli.
“Questi sforzi dovrebbero aiutare le agenzie e le aziende a creare una verità di base per le applicazioni video e le attrezzature. Le attività per perfezionare la qualità video non sono orientate solo alle immagini lunari, ma a tutte le trasmissioni spaziali,” afferma Falk Schiffner, rappresentante del DLR nel team CCSDS per le immagini in movimento e le applicazioni.
Set di riprese lunari simulate nel centro LUNA in Germania (Fonte ESA)
La Luna d’Europa sulla Terra
La struttura LUNA fornisce condizioni lunari realistiche per testare attrezzature e procedure prima delle missioni effettive. Con oltre due decenni di esperienza nella elaborazione e montaggio di filmati spaziali, la rappresentante dell’ESA nel team di lavoro CCSDS per le immagini in movimento e le applicazioni, Melanie Cowan, è stata entusiasta la prima volta che è entrata nella Luna d’Europa sulla Terra. “Ho avuto un’idea di come potrebbe essere sulla Luna. Non ci si può avvicinare di più alla realtà. È stata un’esperienza speciale e impegnativa filmare e fotografare in questo ambiente surreale,” dice.
Polvere, luce, azione
Melanie indossava indumenti protettivi per evitare che la polvere si attaccasse ai suoi vestiti e capelli e per evitare di inalare. La polvere lunare rappresenta una delle sfide più grandi per le riprese. Ogni passo sul “campo lunare” solleva particelle di polvere, che fluttuano nell’aria e distorcono le immagini. C’erano pareti, cavi e tende che dovevano essere evitati nelle scene – le clip di prova dovevano essere il più possibile simili alla Luna.
Il team ha trascorso del tempo a testare angolazioni della telecamera, movimenti e illuminazione. “Abbiamo provato diversi simulatori solari e tecniche per replicare l’illuminazione del Sole sulla Luna. Abbiamo studiato gli effetti delle ombre dalle rocce e all’interno dei crateri,” dice Melanie. “I primi test hanno rivelato che il video HDR fornirà più dettagli nelle aree d’ombra sulla superficie lunare,” aggiunge.
Le sfide della trasmissione lunare
Inviare video dalla Luna non è semplice come caricarli su YouTube. I principali vincoli delle trasmissioni lunari sono la dimensione e il consumo energetico. L’attrezzatura lunare deve essere leggera, efficiente dal punto di vista energetico e resistente alle variazioni estreme di temperatura. Anche se abbiamo la capacità di trasmissioni ad alta larghezza di banda da e verso la Terra, la dimensione e il peso dei trasmettitori li rendono poco pratici da far volare.
Le missioni Apollo utilizzavano frequenze a microonde che richiedevano 20.000 watt di potenza per inviare segnali alla Luna. I moduli di comando e lunari della navicella avevano piccole antenne e un piccolo trasmettitore con una potenza di soli 20 watt. Per compensare, le grandi antenne della Rete Spaziale Profonda sulla Terra seguivano il viaggio verso la Luna.
Un’altra sfida è il ritardo del segnale. Ci vogliono 1,3 secondi perché un segnale radio viaggi dalla Luna alla Terra.
Il programma Moonlight dell’ESA mira a mettere in orbita attorno alla Luna una costellazione di cinque satelliti lunari – uno per comunicazioni ad alta velocità – per potenziare i collegamenti di comunicazione tra la Luna e la Terra.
Curiosità lunari
- Apollo 10: La missione utilizzava una ruota di colore rotante sulla sua piccola telecamera in bianco e nero. Ogni scansione di campo aveva un filtro diverso per creare i canali di colore rosso, verde e blu.
- Apollo 11: Le prime immagini degli esseri umani che camminano sulla Luna sono in bianco e nero perché non c’era abbastanza larghezza di banda disponibile dal Modulo Lunare per trasmettere a colori.
- Apollo 12: La registrazione video della passeggiata lunare terminò bruscamente dopo che la telecamera fu inavvertitamente puntata verso il Sole. Il movimento danneggiò il tubo a vuoto utilizzato per convertire l’immagine luminosa in un segnale elettrico. Le missioni Apollo successive portarono una telecamera in bianco e nero come backup, ma non fu mai utilizzata.
- Artemis: I video registrati dalle tute spaziali durante le passeggiate lunari saranno inviati a Houston, decodificati dai team di controllo missione e resi disponibili al pubblico.
- Il futuro: Le comunicazioni ottiche che utilizzano laser per le trasmissioni potrebbero essere leggere e capaci di una larghezza di banda relativamente alta, a velocità pari a quelle che riceviamo abitualmente sulla Terra.
(Fonte dati: ESA, rielaborazione: C.Pescia)
