美国宇航局如何从月球上直播尼尔·阿姆斯特朗的人生

阿波罗 11 号登月，尤其是尼尔·阿姆斯特朗首次踏上月球，可以说是 20 世纪最大的电视事件。迪克·斯莱顿知道现场直播将对世界产生巨大影响，因此他甚至敦促 NASA 在登月舱安装可直立天线，这样阿姆斯特朗和巴兹·奥尔德林就不必等待跟踪站进入范围才能走出舱外。NASA 对阿波罗 11 号登月的现场直播历时近十年，需要一些令人惊叹的工程技术。

通过深空进行通信

在任何任务中，航天器和地面支援人员之间都必须传递大量信息，包括但不限于遥测、计算机上传信息和语音通信。早在 1962 年，NASA 就意识到阿波罗任务需要一套独特的通信系统。水星计划和双子座计划均只在地球轨道飞行，它们使用了独立的无线电系统。双向语音通信、上行数据和下行遥测是使用超高频 (UHF) 和甚高频 (VHF) 系统完成的，而跟踪是通过地面雷达询问航天器上的 C 波段信标实现的。该系统适用于较简单的任务，但阿波罗任务的飞行距离要远于地球轨道，而且由于三名宇航员在两艘将同时运行并发送实况电视图像的航天器上工作，NASA 需要一种新的方式来上行和下行更多数据。

该解决方案被称为统一 S 波段或 USB。它将跟踪、测距、指令、语音和电视数据整合到单个天线中。语音和生物医学数据在 1.25 MHz FM 副载波上传输，遥测在 1.024 MHz 双相调制副载波上进行，两个航天器（指令舱和登月舱）将使用伪随机测距码，使用通用相位调制 S 波段下行链路频率 2287.5 MHz（用于 CSM）和 2282.5 MHz（用于 LM）。简而言之，在地面和月球航天器之间传输的每种信息都有其位置。除了电视广播。

为了腾出空间用于从登月舱进行电视下行链路传输，NASA 删除了测距代码，并将调制方式从相位改为频率。这样就为 USB 信号上的电视下行链路传输了 700 kHz 的带宽。问题是，这个带宽对于当时的标准摄像机来说不够，该摄像机以 5 MHz 的频率传输 525 条扫描线的数据，速度为每秒 30 帧。相反，NASA 需要一种针对较小格式优化的慢速扫描摄像机，以 10 帧/秒的速度传输 320 条扫描线的数据，速度仅为 500 kHz。

在制定了相机设计指导方针后，NASA 授予了两份合同。一份是 RCA 的指令舱相机合同。另一份是西屋电气的航天部门的登月舱相机合同。

从月球到家庭室

威斯汀豪斯慢扫描月球相机由阿波罗电视月球相机项目经理斯坦·勒巴尔设计。这是一款小型轻便的相机，旨在承受发射时的巨大冲击力、随后的突然失重以及太空中惊人的温差。它还非常简单易操作，宇航员戴着笨重的手套也可以使用它。

月球表面相机还包含一项关键的机密技术。月球表面相机必须能够捕捉清晰的图像，即使明亮的月球表面与没有大气的黑色天空之间形成鲜明对比，威斯汀豪斯也有解决方案。该公司为国防部开发了一种特殊的低光电视成像管，用于越南战争期间的丛林监控摄像机，这种摄像机可以在夜间发现被击落的飞行员。关键是将可变增益光增强器与二次电子传导靶相结合的灵敏成像管。该 SEC 管可以在低光照水平下重现运动中的物体，而不会使图像模糊。国防部允许 NASA 在其月球表面相机中使用这项绝密技术，但参与该航天局项目的人中可能很少有人知道他们正在处理敏感技术。

正是这台相机记录下了阿姆斯特朗在月球上迈出的第一步。相机被存放在登月舱下降阶段的模块化设备存放组件 (MESA) 中，位于登月舱梯子左侧的第四个存储区。当阿姆斯特朗站在登月舱的门廊上，拉动一根系索使其展开时，MESA 松开。虽然镜头上盖着保温毯，但它还是穿过一个洞，可以看到正在发生的一切。在登月舱舱内，巴兹·奥尔德林按下了断路器，打开了相机，让它记录下了阿姆斯特朗走下梯子并首次踏上月球的场景。

信号从登月舱的天线发送到位于堪培拉附近金银花溪的戈德斯通和澳大利亚新南威尔士州帕克斯射电天文台的跟踪站。NASA 使用扫描转换器将图像调整为 525 条扫描线的广播标准格式，速率为 30 fps。然后，跟踪站通过微波将信号传输到国际通信卫星组织通信卫星，并通过 AT&T 固定电话将信号传输到休斯顿的任务控制中心，然后向全世界广播。转换过程使图像质量大大降低，但它仍然是人类首次踏上月球的实况镜头。

资料来源：统一 S 波段系统；美国宇航局发布了修复的阿波罗 11 号月球行走视频；月球电视 (ALSJ)；比尔·伍兹 (Bill Woods) 的“阿波罗电视”。