目前 4K、8K 视频技术在不少领域应用,为何航天航空的视频没有应用?
1、成本
成本是极其重要的考量因素。
以神舟载人飞船为例,不少摄像头安装在箭体上,即助推器和二级火箭发动机附近。
火箭的作用,是提供足够的推力,使飞船摆脱地心引力,当火箭将飞船送入大气层,箭体完成任务后将废弃。
此外,飞船的飞行任务结束后,返回地球中,推进舱会在大气层中烧毁,轨道舱在轨飞行一段时间后也会进入大气层烧毁。
这意味着安装在飞船上的摄像头也会在这个过程毁坏。
因其一次性属性,在质量和成本的权衡下,摄像头满足基本要求即可。
2、信号传输
视频是由一张张图片连接起来形成的动态图像序列,高分辨率画质意味着高数据量。
若直接将每张图片的每一个像素点数据都加以存储和传输,视频码流所占用的带宽将不可估量。
画质越好,码率越高;码率越高,带宽越大;带宽越大,传输越难。
高清的视频是对信号传输能力巨大考验。
虽然中国在启用天链中继卫星后,监控和传输能力都有所提升,但天地传输能力依然有限。
遥测带宽的限制下,画质的提升意味着要投入更多的研发成本,而这些成本对于发射任务本身,必要性不大。
在此背景下,他们选择将传输通道让位于更有用的数据。
3、重量
鉴于火箭飞行以及太空的环境特殊,选择航天器各配件时,质量大小是一项极其重要指标,摄像头的要求之一是够轻。
为了更高的画质导致摄像头重量增加,运载火箭的负担势必也会增加。
视频的画质并非必要选项,完全可以省下摄像头的重量,放置其他更重要的东西,因此也适当放宽了对摄像头的像素要求。
4、改动成本大
有业内人士提到,运载火箭是一个庞大而复杂的系统,在火箭上加任何东西,做任何改动,都要经过全面完整的论证。
要通过电波将图像传回地面,就要增加电波传输装置,对整流罩,对飞船的影响如何,必须全面考虑。所以在传回地面的每一幅图像背后,都有着许多细致入微的工作做支撑。
同样,神舟飞船也如此。
“中国航天一直讲求实用为主,所以能省的变动都省了。”他说,“为保持飞船整体状态的连续,保证飞船的可靠性,不轻易改变飞船内的设备布局,尤其是舱内摄像头这种不涉及核心技术问题的设备。”
其实我们并非没有相关技术:
比如有业内人士指出,航空航天器上的摄像头,分辨率都在 2w*2w 以上,普通民用电脑和手机完全承受不住卫星照片的压力。
而我们一般看到的卫星图片,大多经过多级压缩。
比如探月卫星的月面全彩照(Base64 编码传输技术)可达到单张图片 20G 左右、分辨率 70000*120000 左右,更有航天摄像机达到了亿级像素。
又比如 2019 年 10-12 月间,北京中联合超高清协同技术中心(超高清视频制作技术协同中心)与中国卫通集团等单位,在中国卫通北京地球站成功完成了全国第一例 8K 超高清视频的卫星传送接收测试。
目前火箭上摄像头的画质,是多重因素下的综合选择。
当然,如果有一款画质好、可靠性高、能够适应太空环境、成本低廉、重量轻的摄像机,而且有高效的信号实时传输技术的话,何乐而不为。
我们也相信在将来,随着航天技术的不断发展,火箭也能用上高清摄像头。
中国航天,一个值得自豪的名词从无到有,从有到多,从火箭上传送回来的画面越来越多,角度越来越丰富,中国航天技术日渐发展。
近几年,中国航空屡次取得重大进展,上火星、探月球逐一达成。
从神舟载人飞船出舱到天宫发射,从天宫实验室到北斗导航系统初步形成,从嫦娥二号到嫦娥四号实现人类首次登月,从成功地首飞长五长七号新型火箭到国产 500 吨火箭发动机,中国航天走出一条艰辛又欣欣向荣的道路。
遥记 2019 年 1 月 3 日,嫦娥四号探测器成功着陆在月球背面。
嫦娥四号是人类历史上首次实现航天器月球背面软着陆和巡视勘察,是首次实现月球背面同地球的中继通信。
中国航天首次将“人类”两字放到了“首次”前。
今朝的 6 月 17 日,神舟十二号与天和核心舱完成对接,中国人首次进入自己的空间站。
“自己的空间站”六个字,有太多不可思议、太多故事、太多攻坚。
当初,西方排挤中国参与国际空间站。
如今,由美国主导的国际空间站日益老化,即将退役,彼时中国的天宫空间站将是人类唯一的一个空间站。
欧美等军事强国对中国航天的严格技术封锁,一直持续到今天。
在严格封锁甚至是打压下,中国航天奋斗二十余年,自力更生,跻身第一梯队,得今日之成就。
不得不承认,「中国航天」是一个值得自豪的名词。
如今,中国可以在浩瀚的星辰大海乘风破浪,逐梦苍穹。
在此,诚挚感谢一代又一代的中国航天人。