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Video 4K Ultra HD dallo spazio ripresi da α7S II

Dal Japanese Experiment Module, "KIBO", nella Stazione Spaziale Internazionale 

α7S II è stata la prima fotocamera a catturare immagini dello spazio in 4K Ultra HD

Il nuovo sistema della fotocamera, dotato di una α7S II, è stato installato nell'Exposed Facility (EF) del Japanese Experiment Module KIBO della Stazione Spaziale Internazionale (ISS). 

L'H-II Transfer Vehicle, o KOUNOTORI, la navetta cargo giapponese deputata al rifornimento della Stazione Spaziale Internazionale (ISS), è stata lanciata dal Centro spaziale di Tanegashima, il più grande del Giappone, il 9 dicembre 2016, con a bordo una fotocamera α7S II. Ciò ha consentito di realizzare video dello spazio con risoluzione 4K Ultra HD o Full HD, oltre a foto da 12 megapixel.
La Stazione Spaziale Internazionale viene mantenuta a un’orbita di 400 km di altitudine dalla Terra a una velocità di circa 8 km/sec. e completa un’orbita della Terra in circa 90 minuti (16 orbite/giorno), superando in velocità un proiettile.
Perché la fotocamera α7S II è stata scelta per questo incredibile ambiente spaziale e per quale tipo di soggetti verrà utilizzata? Abbiamo intervistato Toshitami Ikeda, Associate Senior Engineer della JAXA, responsabile del sistema della fotocamera esterno.

(Intervista del 13 dicembre 2016)

Catturare immagini visibili solo dallo spazio

Fenomeni naturali inconsueti e la Terra che cambia aspetto.

- Innanzitutto, puoi dirci qual è la missione, il ruolo e lo scopo della fotocamera esterna?

La missione della fotocamera esterna è registrare immagini nitide della Terra dalla Stazione Spaziale Internazionale. Grazie a eccellenti immagini dallo spazio di eventi come potenziali disastri per la Terra, è possibile valutare in modo più accurato aspetti quali i danni e l’entità dell’impatto. Possiamo inoltre esaminare i cambiamenti ambientali scattando foto continue di un'area da un punto di osservazione fisso. In questo modo è possibile rilevare le modifiche al colore del mare tramite le foto di un vulcano sottomarino, oppure osservare il movimento del ghiaccio marino. Individuare questi cambiamenti sulla Terra può aiutare a comprendere questioni ambientali di portata globale; inoltre, mostrare immagini non visibili dalla Terra può far aumentare l’interesse nello sviluppo dello spazio. 

- α7S II può realizzare video e foto. Come separerete queste due applicazioni?

Immagini dinamiche di navette cargo come KOUNOTORI che arrivano o partono dalla Stazione Spaziale Internazionale, o dell'arcipelago giapponese visto dalla Stazione Spaziale Internazionale che si sposta da Nord a Sud possono risultare più realistiche con i video. Le foto, invece, grazie a una migliore riproduzione delle tonalità dei colori, sono utili per l'analisi di cambiamenti minuti, come quelli relativi ai colori di oceani e foreste.

Aspettative per la sensibilità elevata dell'α7S II e per il primo video in 4K Ultra HD girato dalla Stazione Spaziale Internazionale

Capacità di catturare la Terra di notte e lo spazio in modo luminoso

- Parlaci dei motivi per cui α7S II è stata scelta come fotocamera esterna.

Il sistema della fotocamera all’esterno della stazione è controllato da remoto dalla Terra e trasmette dati immagine. Ciò, e il fatto che α7S II include un’interfaccia USB integrata e può gestire operazioni di comando, l’hanno resa la scelta ideale come fotocamera esterna e in termini di semplicità di gestione tecnica. Inoltre, fenomeni come l’aurora o le meteore, o la Terra vista di notte dallo spazio, appaiono leggermente diversi da terra, per cui la sensibilità elevata di α7S II è perfetta per le riprese notturne. La Stazione Spaziale Internazionale compie un’orbita della Terra ogni 90 minuti e il sistema precedente non era adatto ad essere usato nei 45 minuti del ciclo notturno. Non vedo l’ora di provare la fotocamera di notte anche in condizioni di luminosità ridotta.

- Penso che le aspettative per i video in 4K Ultra HD dallo spazio siano alte.

Anche poter acquisire video in 4K Ultra HD è un fattore importante. È la prima volta che si effettuano riprese in 4K Ultra HD con una fotocamera commerciale installata all’esterno della Stazione Spaziale Internazionale, e non vedo l’ora di realizzare video dai dettagli senza precedenti. Inizialmente dovevamo utilizzare la α7S. Poi, nel 2016, l’abbiamo sostituita con il modello di seconda generazione, la α7S II, perché supportava la registrazione in 4K Ultra HD. Avevamo poco tempo per installarla e ripetere i test era difficile. Ma il fatto che i comandi della α7S e della α7S II siano compatibili e che entrambe montino gli stessi sensori ha semplificato le operazioni. Tuttavia, alcune parti e il software sono leggermente diversi. Ad esempio, la sequenza durante l’accensione della fotocamera presenta piccole differenze, per cui abbiamo dovuto apportare delle modifiche.
Grazie ai tecnici di Sony, che ci hanno fornito informazioni relative, ad esempio, alle modifiche parziali del firmware e alle differenze tra la α7S e la α7S II, abbiamo potuto svolgere le valutazioni e le modifiche necessarie e integrarle nel KIBO.
Siamo entusiasti delle possibilità di ripresa in 4K Ultra HD offerte dalla fotocamera esterna.

- A parte il supporto del 4K Ultra HD, ci sono altre differenze con l'altra fotocamera esterna?

Prima la fotocamera esterna montata sulla Exposed Facility del KIBO era sempre rivolta verso la Terra, mentre ora l'attacco ci permette di muoverla su 2 assi, per cui possiamo immortalare lo spazio anche quando la fotocamera è rivolta verso la Terra. Ciò ci consente di catturare prospettive della Terra e dello spazio prima impossibili da ottenere.

α7S II con obiettivo [FE PZ 28-135mm F4 G OSS] adottata come fotocamera esterna dell'ISS 

[Vista esterna del Japanese Experiment Module KIBO e della posizione della fotocamera]

La fotocamera è montata all'estremità del Japanese Experiment Module KIBO, da dove è possibile catturare sia la Terra che lo spazio. KIBO include un airlock e un braccio robot per posizionare o spostare apparecchiature per l'osservazione ed esperimenti senza richiedere attività extraveicolari da parte degli astronauti.

Fonte: JAXA

Fonte: JAXA

Japanese Experiment Module (JEM)

Japanese Experiment Module (JEM)

1. Pressurized Module 2. Experiment Logistics Module-sezione pressurizzata 3. Airlock JEM 4. JEM Remote Manipulator System 5. Exposed Facility 6. Posizione installazione α7S II

Small Exposed Experiment Platform (i-SEEP) con IVA sostituibile e fotocamera


Small Exposed Experiment Platform (i-SEEP) con IVA sostituibile e fotocamera 

Una serie di test per garantire un funzionamento sicuro e stabile nello spazio

- Come è arrivata la α7S II nella Stazione Spaziale Internazionale?

Per via dell'assenza di gravità, nello spazio il calore non viene dissipato tramite convezione. Per far fronte a ciò, la fotocamera con l'obiettivo viene collocata in un alloggiamento di alluminio che agevola la fuoriuscita del calore. L'alloggiamento è protetto con imbottiture e trasportato nella navetta pressurizzata giapponese KOUNOTORI.

- Quali test avete condotto per poter utilizzare la fotocamera nella Stazione Spaziale Internazionale?

Innanzitutto, abbiamo testato la resistenza della fotocamera alle radiazioni cosmiche, quindi il suo funzionamento in assenza di gravità e alle temperature estreme dello spazio. Dovevamo assicurarci che resistesse alle vibrazioni durante il lancio e che non causasse interferenze elettromagnetiche.
Inoltre, abbiamo testato la tolleranza della fotocamera al rumore elettrico ed elettromagnetico prodotto dalle apparecchiature dell'ISS e dovevamo assicurarci di poterla controllare in modo semplice da terra e di poter estrarre le immagini. Inoltre, prima di essere installata nell'Exposed Facility, la fotocamera è stata portata nell'Experiment Module, dove gli astronauti vivono e lavorano indossando abiti normali, per verificare l'assenza di pericoli per le persone, ad esempio l'emissione di gas nocivi.

La fotocamera esterna. La forma circolare in basso è l'obiettivo. Il foro nell'alloggiamento consente all'obiettivo di scattare all'esterno

L'hardware è rimasto quasi intatto

Tecnologia affidabile per una resilienza ambientale straordinaria  

- Ci sono accorgimenti speciali che agevolano il funzionamento della fotocamera nelle condizioni uniche dello spazio? 

In quell’ambiente, se punti la fotocamera verso il sole, la temperatura diventa gradualmente molto elevata. Se invece la allontani dal sole, la temperatura scende a livelli estremamente bassi. La differenza di temperatura può superare i 200 °C, per cui, per restare nella gamma di esercizio, abbiamo usato un radiatore per gestire il calore e un termoconvettore per il freddo.
L’hardware della fotocamera è rimasto quasi intatto. Abbiamo eseguito numerosi test, senza riscontrare quasi nessun problema. Aver potuto utilizzare le fotocamera α7S II in questo ambiente ne testimonia l’affidabilità e la resilienza.

- Parlaci di come è stata configurata la α7S II per essere usata nello spazio.

Visto che viene controllata in remoto da terra, abbiamo modificato il firmware in modo da poter cambiare le impostazioni di scatto tramite comandi operativi. L'esposizione e quasi tutte le altre impostazioni possono essere controllate da remoto. Ora usiamo l'obiettivo Power Zoom SELP28135G e anche il livello di zoom può essere controllato da terra. Il sistema consente anche di registrare un video in 4K Ultra HD e di trasmetterlo a terra. Inoltre, visto l'ambiente che renderebbe difficile sostituire la batteria, utilizziamo un'alimentazione esterna che può essere attivata o disattivata da remoto.

Anche con l'obiettivo Power Zoom (FE PZ 28-135mm F4 G OSS) montato, la α7S II entra nell'alloggiamento senza problemi.

Immagini dallo spazio che stimolano l'immaginazione e fanno sognare

- Chi vorresti che vedesse le immagini che realizzi?

Tutti i tipi di persone. Nella vita di tutti i giorni non ci rendiamo conto di molti problemi della Terra, ma dallo spazio li cogliamo meglio. Vorrei che le immagini stimolassero l'immaginazione e risvegliassero la curiosità. Mi piacerebbe anche che più bambini, vedendo le immagini, decidessero di lavorare in un campo legato allo spazio, magari nella produzione di una fotocamera per l'ambiente spaziale. Sarebbe una grande soddisfazione contribuire ad alimentare il futuro.

Per l'alimentazione, la batteria è stata sostituita con l'alimentazione esterna

Toshitami Ikeda

Toshitami Ikeda

Associate Senior Engineer
Centro operazioni e integrazione per le missioni,
Direzione delle tecnologie per i viaggi umani nello spazio
Agenzia spaziale giapponese (JAXA)

Dopo la laurea è entrato a far parte della NASDA (Agenzia nazionale spaziale giapponese, oggi JAXA). Si occupa dello sviluppo e della promozione del Japanese Experiment Module, KIBO. Ricopre l'attuale posizione dal 2015.

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