Stanley Kubrick usó una lente inspirada en la NASA para filmar a la luz de las velas en Barry Lyndon, pero ¿para qué la usó la NASA?

Esta no es una respuesta completa, pero creo que debería haber al menos algunas dudas sobre esta historia: ciertamente no es tan clara como mucha gente piensa.

La entrada de Wikipedia para esta lente afirma que fue desarrollada en 1966.

Así que podemos preguntarnos para qué podría haber sido utilizado. En general, se afirma que se usó (o diseñó) para fotografías del lado nocturno de la Luna, y eso tiene sentido para mí. Si es así, no iba a ser útil de LEO, porque es demasiado, demasiado corto. Entonces, si de hecho se usó para la fotografía del lado nocturno lunar, debe haber sido usado desde la órbita lunar (ver más abajo por qué no en la superficie).

El primer candidato es el programa Lunar Orbiter , que inspeccionó la Luna en 1966 y 1967. Pero:

La cámara usó dos lentes para exponer simultáneamente una imagen de gran angular y una de alta resolución en la misma película. El modo gran angular de resolución media utilizó una lente Xenotar F 2.8 de 80 mm fabricada por Schneider Kreuznach de Alemania Occidental. El modo de alta resolución utilizó una lente panorámica F 5.6 de 610 mm fabricada por Pacific Optical Company.

(De la página de Wikipedia anterior). Entonces, no Lunar Orbiter. (Por cierto, si no conoces el Lunar Orbiter: ¡fue una cosa asombrosa que procesó películas en el espacio !)

Eso deja, creo, Apolo: y en particular Apolos 8, 10 y 11-17.

Esta parece ser una buena referencia para las cámaras y lentes utilizados durante el programa Apolo y no he podido encontrar ninguna evidencia de que se haya utilizado esta lente. Si se hubiera utilizado, habría sido en uno de los sistemas de exploración desde la órbita, creo, porque simplemente no tiene ningún propósito para una lente tan rápida en la superficie (enfocar una lente f / 0.7 mientras usa un traje espacial sería ... interesante, sin mencionar que no aterrizaron durante la noche lunar). Pero algunos de los enlaces a los detalles de la encuesta están rotos. Sin embargo, es una especie de lente corta para usar desde la órbita, a menos que quisieran encuestas bastante amplias (que tal vez lo hicieron).

Otra posibilidad es que haya sido diseñado para fotografías del lado nocturno de la Tierra . Eso es posible, y permitiría una gama mucho más amplia de misiones (en particular, casi todas las misiones tripuladas en la era, y muchas no tripuladas también). No he investigado esta opción.

No puedo encontrar buena evidencia de ello en ningún tipo de sitio de la NASA.

Así que mi mejor conjetura es: la NASA encargó esta lente pero nunca la usó. Pero eso es solo una suposición. Lo que está claro es que la evidencia del consenso general de que fue desarrollado para (y quizás utilizado por) Apolo es al menos escasa.

¡Me encantaría que se me demostrara que estoy equivocado en base a evidencia no apócrifa!

Esta respuesta se basa en el artículo de la AFC Recuerda hace 50 años... Una lente famosa hecha por Angénieux...

Se puede confirmar en el artículo titulado 31 de julio de 1964: Hace 50 años, las primeras imágenes de primer plano de la Luna en el Angeneaux AngeNews 2015 El arte de la óptica | 2ª edición | febrero 2015 | GRATIS | www.angenieux.com y también Angenieux Ranger - 50 Years de filmanddigitaltimes.com .

Confirma la respuesta de @ tfb y la sugerencia de mi respuesta de que las lentes extremadamente rápidas necesitaban tomar imágenes del lado iluminado de la Luna en lugar del lado oscuro, porque estas órbitas llevaron las cámaras muy cerca de la superficie para obtener imágenes de mayor resolución, y Se requirieron exposiciones muy rápidas para evitar el desenfoque.

Es probable que la historia sobre fotografiar el lado oscuro de la Luna no sea correcta, y fue inventada como una explicación para la lente muy rápida por alguien que no apreciaba completamente la velocidad de una nave espacial en órbita.

Los lentes rápidos son tan importantes para velocidades de obturación rápidas como para situaciones de poca luz ambiental, ¡ de ahí el término lente rápido!

El Ranger 7 fue la primera sonda espacial estadounidense en transmitir con éxito imágenes cercanas de la superficie lunar a la Tierra. También fue el primer vuelo completamente exitoso del programa Ranger. Lanzado el 28 de julio de 1964, el Ranger 7 fue diseñado para lograr una trayectoria de impacto lunar y transmitir fotografías de alta resolución de la superficie lunar durante los últimos minutos de vuelo hasta el impacto. El Ranger 7 llegó a la Luna el 31 de julio de 1964.

La nave espacial llevaba seis cámaras de televisión Vidicon. Las cámaras se dispusieron en dos cadenas o canales separados, cada uno autónomo con fuentes de alimentación, temporizadores y transmisores separados para brindar la mayor confiabilidad y probabilidad de obtener imágenes de video de alta calidad. No se llevaron a cabo otros experimentos en la nave espacial. El primer canal tenía dos cámaras de barrido completo, una de gran angular (campo de visión de 25 grados y distancia focal de 25 mm) designada como cámara A y una de ángulo estrecho (campo de visión de 8,4 grados y distancia focal de 76 mm) B- cámara. El otro canal tenía cuatro cámaras p de exploración parcial, dos de ángulo estrecho y dos de ángulo amplio.

citas para la imagen:

• 1. Folleto de la División Astro-Electrónica de RCA: "Ranger 7", Publicación: "DEP/SCN-213-64". Folleto proporcionado por Jay Hambro. - Elmer Fredd señala: "Creo que el 213-64 es el día 213 de 1964. El documento probablemente se inició en julio de 1964".
• 2. Informe de LR Baker de JPL: "Técnicas de calibración de cámaras de televisión Ranger", de la publicación: "Actas del 3er Seminario Anual en Profundidad de la Sociedad de Ingenieros de Instrumentación Foto-Óptica (SPIE), 1965", pág. VII-0 A VII-19. Consulte la Figura 3, pág. VII-15

Las tres cámaras ubicadas en la fila inferior estaban equipadas con lentes Angenieux 25 mm f: 0.95 M1 (para tomas de gran angular) dentro de carcasas especialmente modificadas, mientras que las 3 cámaras superiores estaban equipadas con las mismas lentes B&L 76 mm f2 Super-Baltar que fueron utilizado en la misión Ranger 6 (para tomas de ángulo estrecho). Los lentes gran angular Angenieux de 25 mm se agregaron al paquete para el Ranger 7 y los siguientes Rangers, lo que significa que básicamente las tres misiones exitosas y célebres del programa Ranger usaron los lentes Angenieux, mientras que las seis misiones anteriores (fallidas) no lo hicieron.

El Ranger 7 fotografió su camino hacia el objetivo en una llanura lunar, Mare Cognitum, al sur del cráter Copernicus. El sistema de cámara de escaneo completo comenzó a transmitir imágenes a las 1308 UT el 31 de julio de 1964, 17 minutos y 13 segundos antes del impacto. El sistema de escaneo parcial inició la transmisión de imágenes a las 1312 UT, 13 min 40 seg antes del impacto. La última transmisión de escaneo completo ocurrió entre 2,5 y 5 segundos antes del impacto, mientras que la última imagen de escaneo parcial se tomó entre 0,2 y 0,4 segundos antes del impacto y alcanzó una resolución de 0,5 m. El movimiento de la imagen es más severo en las últimas imágenes. El experimento arrojó 4308 fotografías de excelente calidad, 1000 veces mejor que la de los mejores telescopios de la Tierra.

Imagen de Elmer Fredd, ingeniero principal de RF en el Laboratorio de Física de Plasma de Princeton (PPPL) que trabajó en los sistemas de cámara Ranger 7 originales para la división RCA Astro Electronics a principios de los años 60

Primera imagen de la Luna tomada por Ranger 7 con una lente Angenieux 25mm f : 0.95 el 31 de julio de 1964

Esto es demasiado largo para un comentario.

tl; dr: no puedo concluir que la lente no se usó (ya que la excelente respuesta de @ tfb aún no concluye), pero parece razonable que la NASA haya obtenido varias de las lentes más rápidas del mundo. por si acaso podrían haber sido útiles.

Guardabosques VII, VIII y IX

Ranger se menciona en el comentario de @Roger

De los diversos documentos disponibles en https://www.lpi.usra.edu/resources/ranger/ , la serie Camera "A" usó lentes f/1.0 y tiempos de exposición de 5 ms (1/200 seg) y 2 ms (1 /500 seg). El sensor de imagen era un tubo vidicon especial que retenía la imagen de carga durante al menos varios segundos para permitir una lectura de escaneo lento directamente para transmitir a la Tierra a través de una transmisión de bajo ancho de banda, donde se grababa directamente en la película.

Se necesitaban tiempos de exposición cortos porque los Rangers estaban en una trayectoria de impacto y necesitaban grabar a distancias muy cercanas.

No hubo ningún intento de fotografiar el "lado oscuro" o el lado nocturno de la Luna utilizando Earthshine para la iluminación.

Los vidicons de una pulgada de diámetro se utilizan para la detección de imágenes. Los obturadores de tipo hendidura accionados electromagnéticamente exponen los vidicons. La imagen se enfoca en el objetivo del vidicon a través del obturador, que se coloca ligeramente por delante del plano focal. El objetivo del vidicon está hecho de una capa de material fotoconductor, inicialmente cargada al escanear con un haz de electrones. La imagen formada en la superficie fotoconductora provoca variaciones en la resistencia a través de la superficie que son función del brillo de la imagen. Estas variaciones permiten una redistribución de la carga que queda después de la exposición. En las cámaras Ranger, el patrón de carga formado por la imagen en el fotoconductor permanece mucho más largo que en los sistemas comerciales, por lo que las fotografías pueden tomarse más lentamente. Al disminuir la velocidad de toma de fotografías, es posible utilizar un ancho de banda eléctrico estrecho, lo que simplifica el problema de las comunicaciones en la transmisión de la señal a la Tierra. Una vez que se ha formado la imagen en el fotoconductor mediante la operación del obturador, un haz de electrones explora la superficie y recarga el fotoconductor. La variación en la corriente de carga es la señal de video, que luego se amplifica varios miles de veces y se envía al transmisor, donde las variaciones de amplitud se convierten en variaciones de frecuencia. La señal modulada en frecuencia se amplifica y las señales de los dos canales se combinan y transmiten a la Tierra a través de la antena de alta ganancia de la nave espacial. un haz de electrones escanea la superficie y recarga el fotoconductor. La variación en la corriente de carga es la señal de video, que luego se amplifica varios miles de veces y se envía al transmisor, donde las variaciones de amplitud se convierten en variaciones de frecuencia. La señal modulada en frecuencia se amplifica y las señales de los dos canales se combinan y transmiten a la Tierra a través de la antena de alta ganancia de la nave espacial. un haz de electrones escanea la superficie y recarga el fotoconductor. La variación en la corriente de carga es la señal de video, que luego se amplifica varios miles de veces y se envía al transmisor, donde las variaciones de amplitud se convierten en variaciones de frecuencia. La señal modulada en frecuencia se amplifica y las señales de los dos canales se combinan y transmiten a la Tierra a través de la antena de alta ganancia de la nave espacial.

orbitador lunar

Como se discutió en la excelente respuesta de @tfb, los Lunar Orbiters no requerían lentes absurdamente rápidos, muy probablemente porque estaban en buenas órbitas alrededor de la Luna en lugar de estar en proceso de chocar contra ella.

Misiones Apolo

Las órbitas de la nave espacial Apollo proporcionaron dos grandes ventajas sobre los programas automatizados Ranger y Orbiter;

1. Las cámaras podrían ser operadas por astronautas que podrían discutir con los científicos en tierra si fuera necesario.
2. La película se devolvió físicamente a la Tierra, por lo que no es necesario revelarla en el espacio ni transmitirla a través de conexiones de bajo ancho de banda.

Usando los mismos datos y la secuencia de comandos de Python utilizada en esta respuesta para al menos Apolo 12 y 14, parece que el ángulo entre el Sol y la Tierra era de aproximadamente 50 grados, lo que significa que solo 50 de 360 ​​grados de longitud serían de noche pero iluminados por Earthshine .

Llevar una lente de cámara especial para fotografiarlo y sostener la cámara lo suficientemente estable para tomar fotografías científicamente significativas iluminadas por Earthshine parece una idea en la que valdría la pena pensar y posiblemente ordenar algunas lentes, pero probablemente no seguir adelante.

Según https://web.archive.org/web/20090309005033/http://ogiroux.blogspot.com/2008/06/worlds-fastest-lens-zeiss-50mm-f07.html vinculado en la Wikipedia vinculada de @Hobbes artículo Carl Zeiss Planar 50mm f/0.7

Su historia es una lectura fascinante, en forma de un extenso artículo italiano. Traducido por Google aquí.

La trama está llena de giros inesperados:

• Núcleo basado en el cálculo de 1874 de la celda óptica de tipo doble Gauss
• Ideas redactadas antes de la Segunda Guerra Mundial en 1928 y nuevamente en 1937 por Kodak
• Financiado por los nazis alemanes en 1941 para guiar las armas por la noche, 70 mm f/1 producido
• Proyecto revivido por la NASA en 1966 para fotografiar la luna en la sombra (no satisfecho con Angenieux 100mm f/1)
• Proyecto de 50 mm f/0,7 completado con 10 copias de la lente fabricadas, 6 vendidas a la NASA, 1 conservada por Zeiss
• Otros 3 lentes fueron comprados por Stanley Kubrick, quien hizo una película con escenas iluminadas solo con velas (Barry Lyndon)

La ingeniería me parece elocuente. La idea clave es hacer un 70 mm f/1 de gran tamaño que ilumine un círculo de imagen mucho más grande, y luego diseñar un "condensador" que se abra paso a través de la fuerza bruta hasta 50 mm f/0.7 acortando la distancia focal y condensando la luz. Básicamente, está agregando un teleconvertidor de 0.7x que da 1 f-stop. (Vaya, realmente desearía que Nikon/Canon los hiciera para lentes FF en cuerpos cortos).

En el diseño óptico de 50 mm f/0,7 puedes ver las distintas piezas, el doble gauss (1-6) y el condensador de 0,7x (7-8) :

¿Conclusiones?

No puedo concluir que la lente no se usó (ya que la excelente respuesta de @ tfb aún no concluye), pero parece razonable que la NASA haya obtenido varias de las lentes más rápidas del mundo en caso de que podría ser útil.