Как я реконструировал места посадок АЛС Луна 9 и Луна 13

Привет, поведаю краткий рассказ как создавал иллюстрации мест первых удачных посадок земных аппаратов на поверхность другого небесного тела в программе blender. Работы делались для книги Павла Шубина Shubinpavel ^[1], посвященной освоению Луны.

Павел прислал схемы места прилунения созданные на основе анализа панорам МИИГаиК. И сканы панорам с мест посадок.

Одна из панорам, снятых Луной-9.

Частотно модулированный радиосигнал с АЛС принимался в реальном времени на Земле. Записывался на магнитную ленту и передавался на фототелеграфный аппарат барабанного типа. Где построчно формировал изображение на фотопленке. Один оборот барабана соответствовал одной вертикальной строке сканирующей панорамной камеры. Подробнее об оптической системе написано вот тут ^[2].

Давайте повнимательнее поглядим на детали. Начнем слева. Хорошо видно ленточную антенну и обвитую вокруг неё веревку на конце которой подвешена калибровочная пластинка, она нужна была как эталон с известным коэффициентом отражения.

А тут видна одна из четырех створок лепестков с круглой деталью на конце.

На анимации сложено две панорамы немного отличающиеся по углу съёмки и положению Солнца в небе. АЛС Луна-9 после получения первой панорамы изменила положение, возможно просела в мягком грунте, возможно деформировалась часть брезентового защитного «яйца» на котором она находилась.

Вот так угарно выглядел процесс прилунения и вылупления АЛС из оболочки. Спасибо Виталию zelenyikot ^[3] за гифку.

Одна из антенн осталась в свёрнутом состоянии. Некоторые участки панорамы пересвечены. Еще видны клиновидные зеркала, установленные на корпусе и попадающее в поле зрения сканера, их назначение описано по ссылке выше.

• *

Требовалось получить максимально достоверную модель, которая бы повторяла рельеф и положение Солнца. А еще расположение деталей станции, которые отстреливались в процессе посадки. Предстояло сложить все данные в единую картину и реконструировать по ним схему в 3D.

Поначалу, работа показалась простой: наложить схему на плоскость, подогнать размер, вылепить кратеры, смоделировать станцию и готово. Но как же я заблуждался! И просчитался со сроком в несколько раз...

Мой личный челлендж был в том, чтобы не приврать с размерами и формой рельефа, воспроизвести их максимально точно. На схеме созданной МИИГаиК отмечены горизонтали каждые 5 см. После размещения картинки со схемой в окне блендера я их повторил соединенными вершинами и расставил полученные горизонтали по высоте:

Готового рецепта восстановления рельефа по горизонталям не было, гайдов в интернете не нашел, поэтому придумал «велосипед». Прямо в блендере создал полосатый градиент и спроецировал его горизонтально таким образом, чтобы каждые пять сантиметров пространства геометрия раскрашивалась в контрастные цвета. И стал лепить поверхность в режиме скульптинга.

В режиме полосатого шейдера все выглядело как надо, но как переключился на сглаженную тонировку — ужаснулся. Поверхность была изрыта мелкими щербинками и напоминала скорей рисовые террасы после бомбёжки, нежели лунный реголит.

Не придумал ничего лучше чем сгладить склоны, добавляя объем в места вдавлений. Затем, переключаясь в «полосатый режим» и обратно скорректировал форму за несколько итераций. Это был самый скучный и муторный этап «спиномозговой» работы. Слушал лекции Зеленого Кота и самого Павла Шубина :)
Возможно, есть более технологичный способ подобной реконструкции, подскажите если знаете.

Саму станцию смоделлил Илья Шичкин. Он создает сложные и высококачественные модели техники. Например, каспийского монстра ^[4].

Затем был этап назначения материалов, постановки света, нескольких корректировок под руководством Павла. И финальный рендер.

Схема места посадки Луны-9

И Луны-13 (которая была сделана первей, но это незначительный момент можно упустить)

Позже, после сдачи рендеров, я решил сделать еще и интерактивные схемы на движке blend4web, которыми с большой радостью хочу поделиться. Обратите внимание на три кнопки, они включают азимутальную сетку, панораму и зоны видимости. Камеру можно поворачивать и приближать мышкой или жестами.

Луна 9: engine9.ru/luna9.html ^[5]
Луна 13: engine9.ru/luna13.html ^[6]

P.S.: Оба проекта (несмотря на рутинность некоторых этапов и трудоемкость) стали чудесным приключением и погружением в глубины инженерной смекалки советских конструкторов. Только углубленно изучая я осознал насколько умные люди создавали космические аппараты и применяли изящные и передовые для тех времен решения. Этот проект прокачал меня и в техническом плане, так как каждая новая информация порождала новые вопросы. Стал интересоваться радиотехникой, антеннами и космонавтикой. И еще важная ремарка, все работы были сделаны в программах с открытым исходным кодом в среде линукс: Blender, Inkscape и Krita.

Автор: Андрей Ларин

Источник ^[7]