Если неудобно выносить светильники далеко вперед, то не могут ли их заменить световые вспышки, производимые с помощью каких-либо патронов, начиненных световым составом? Световые патроны должны каким-то простейшим путем достигать наблюдаемого предмета и только по достижении его вспыхивать. Очевидно, этот способ также практически неудобен.
БЫСТРЕЕ СВЕТА?!
Нельзя ли создать условия освещения, обеспечивающие отсутствие дымки, или, точнее говоря, минимальную дымку, и при обычном расположении светильников, т. е. вблизи камеры?
Предполагают, что можно, но для этого нужно, чтобы источник света горел не непрерывно, а давал бы отдельные вспышки, импульсы. Световой импульс посылается источником на объект, отражается от него и возвращается к передающей камере. Если длительность светового импульса, воспринимаемого камерой, достаточно коротка, рассеянное излучение придет к камере позже основной части импульса, отраженного от наблюдаемого объекта. Чтобы отсечь часть светового импульса, несущую полезную информацию от объекта, от его хвоста, состоящего из рассеянного света, камера должна быть снабжена особым быстродействующим затвором. Открытие затвора должно происходить с определенной задержкой в зависимости от длины пути световых импульсов в воде. Вся установка в целом для освещения в воде на новом принципе несколько напоминает современный радиолокатор, но отличается от него рядом очень существенных особенностей. Прежде всего необходима очень малая длительность световой посылки.
Английские ученые, например, считают, что новая система должна работать на световых импульсах, имеющих длительность порядка одной сотой микросекунды. Но получить достаточно мощный световой импульс длительностью в одну стомиллионную долю секунды — это сама по себе сложная задача.
В данном случае она осложняется еще и тем, что необходимо обеспечить достаточно высокую частоту повторения световых посылок.
Будущее покажет, какой из новых методов освещения даст наилучшие результаты в подводном телевидении. А пока, как это часто бывает, в технике подводного освещения идут на компромиссное решение вопроса. Для уменьшения влияния световой дымки светильники стараются отнести, по возможности, в стороны от передающей камеры и выдвигают их как можно дальше вперед.
КАК ВИДЯТ РЫБЫ И ПЕРЕДАЮЩИЕ КАМЕРЫ?
Как видят рыбы? Ответ на этот вопрос очень интересен для конструкторов подводных телевизионных установок. Ведь рыбы живут в воде миллионы и миллионы лет! Можно предполагать, что уж они-то хорошо приспособились для наблюдений в воде. Поэтому было бы очень интересно узнать, каково поле зрения у рыб, какие цвета они наиболее хорошо видят, какова контрастная чувствительность их зрения и, наконец, как далеко они могут видеть в воде.
Но не так-то просто получить у рыб ответы на все эти вопросы!
Уже довольно давно американскому физику Вуду удалось определить поле зрения глаза рыб. С помощью ряда остроумных опытов он нашел, что поле зрения каждого глаза рыбы составляет около 180°. Это очень много — видеть в целой полусфере одним глазом. Для сравнения можно сказать, что поле зрения человеческого глаза в воздухе не составляет и двух третей поля зрения рыбы. Если вспомнить, что глаза у рыб расположены по бокам головы, то надо признать, что рыбы могут видеть одновременно вперед и назад, т. е. просматривать почти все окружающее их пространство воды. Столь широкое поле зрения необходимо и при подводных телевизионных наблюдениях. Но современная оптика подводного телевидения еще далека от достижения этой цели, хотя, судя по сообщениям печати, уже имеются камеры, поле зрения которых в воде составляет несколько более 100°.
Использование передающей камеры с большим углом зрения позволяет сразу увидеть большой участок поверхности. Это особенно важно при проведении контрольных наблюдений в портах, где обычно вода мало прозрачна и поэтому передающую камеру нельзя отнести подальше от осматриваемого судна. Созданы объективы с углом зрения в 180° (в воздухе), но в подводном телевидении они пока не применяются Причиной этого является ряд недостатков, в том числе малая светосила.
А телевидение под водой нуждается в светосильных объективах, так как вследствие значительного ослабления света его под водой не хватает для обеспечения нормальной работы передающей трубки.
Каково же цветное зрение рыб? Кандидат биологических наук В. Р. Протасов нашел, что спектральная чувствительность глаз рыбы не охватывает всего видимого человеку светового диапазона. У разных рыб имеется различная чувствительность по спектру. Например, рыбы, проводящие всю жизнь в чистых «голубых» водах (например, акула), совершенно не видят красных лучей. Глаза других рыб, как, например, живущего в мутной воде сома, наоборот, имеют максимум чувствительности в области красных лучей. Максимальная спектральная чувствительность глаз различных рыб примерно совпадает с максимальной прозрачностью воды, в которой живет данный вид.
Итак, рыбы довольно хорошо приспособлены для видения в воде, чего нельзя пока сказать про современные передающие трубки.
«ДАЙТЕ МНЕ ТОЧКУ ОПОРЫ!..»
Это восклицание, приписываемое знаменитому ученому древности Архимеду, мы не раз вспоминали при разработке механизма для поворота передающей камеры в воде. Предание говорит, что Архимед был намерен с помощью рычага сдвинуть земной шар. Наша задача была значительно скромнее: требовалось лишь найти способ уверенного управления в воде положением маленькой передающей камеры. Однако и это оказалось не так уж просто.
Как это часто бывает в науке, над решением одной задачи одновременно работали в разных странах.
Видимо, одним из первых некоторых успехов в этой области добился Торрингтон, в Канаде. Он использовал для поворота своей камеры гребные винты, приводимые в движение небольшими электромоторами. Камера Торрингтона имела три таких винта, которые и обеспечивали ее поворот в различных направлениях. Но этот способ не очень удобен по нескольким причинам. Например, для того чтобы удержать камеру под водой в определенном направлении, необходимо часто подрабатывать винтами. При наличии течения или волнения может случиться так, что придется заставлять винты работать непрерывно. И это тоже очень неудобно. Работающие винты создают вокруг струи воды, которые могут распугать наблюдаемых животных, а при наблюдениях: у дна струи от винтов могут поднять ил со дна и взмутить воду. Кроме того, работающие винты создают шум, который иногда может быть очень нежелательным. Надо было найти какой-то другой, лучший способ.
Английские ученые предложили использовать принцип перископа. В этом случае сама передающая камера с трубкой остается неподвижной, а вращается перископическая головка. Но и у этого способа есть свои недостатки. Наблюдаемый предмет может оказаться за пределами поля зрения камеры. Кроме того, во многих случаях желательно, чтобы поворачивалась вся камера целиком. Это совершенно необходимо, например, если на самой камере укреплены ловушки для отлова наблюдаемых животных.
Почему нельзя точно управлять движениями камеры в воде? Нет точки опоры. Вот когда мы вспомнили Архимеда! Камера висит на конце длинного и относительно тонкого троса или кабель-троса. Ни тот, ни другой не обладают достаточным сопротивлением на скручивание. Если взять электрический моторчик, подвесить его на конце длинного троса, а к его валу прикрепить передающую* камеру, то при включении моторчика в сеть начнет вращаться… Как вы думаете, что? Вопреки ожиданию, вертеться начнет… статор мотора! Он будет закручивать трос, на котором подвешен, а передающая камера будет оставаться на месте! Происходит это потому, что момент инерции у тяжелой камеры обычно значительно больше момента инерций легкого электромоторчика. Но если сделать момент инерции поворотного устройства во много раз больше, чем момент инерции передающей камеры, то с помощью мотора камера сможет поворачиваться.