柯达的'预先发明'的月球轨道探测器相机；或SAMOS读出的命运

# 柯达“预先发明”的月球轨道器相机；或，Samos读取技术的命运 来源：https://invertingvision.com/2026/08/10/kodaks-pre-invented-lunar-orbiter-camera-or-the-fate-of-samos-readout/ *左侧：置于加压壳体下半部分的月球轨道器相机系统。项目经理克里夫·纳尔逊（左）与NASA/兰利团队成员卡尔文·布鲁姆、以色列·塔巴克及乔·穆尔曼合影。来自NASA (https://images.nasa.gov/details/LRC-1967-B701_P-05655)。**右侧：月球轨道器第5017-M号帧，显示来自柯达相机系统的痕迹。来自NASA/LOIRP。(https://catalog.archives.gov/id/86748719)* 1966至1967年间，NASA发射了五艘无人航天器进入月球轨道。月球轨道器主要为阿波罗计划寻找着陆点而建，同时也几乎实现了对月球细节的全面测绘。其传回的照片数量和分辨率空前，这得益于纽约州罗切斯特的伊士曼·柯达公司制造的相机系统。该成像系统包含精密机制，可在轨道上曝光胶片，在航天器上显影胶片，并远程将图像传回地球。 1967年2月，《罗切斯特时报联合报》刊发了一篇关于柯达如何“预先发明”月球轨道器相机的报道。柯达研发总监阿瑟·西蒙斯告诉该报：“没有人直接走进来要求我们开发用于拍摄月球特写的相机和胶片系统……柯达有一个庞大的‘概念创意库’，包含数百个我们从未公开过的构想。”¹ (https://invertingvision.com/2026/08/10/kodaks-pre-invented-lunar-orbiter-camera-or-the-fate-of-samos-readout/#88e5ba36-c540-4a75-9b2c-5bacb4e02052) 但相机“预先发明”的故事比西蒙斯透露的更为有趣。当柯达于1963年加入波音公司的月球轨道器竞标时，该相机系统已然存在。它最初是该公司在1950年代为美国空军开发的，属于高度机密的卫星监视计划“武器系统117L”（WS-117L）的一部分。 WS-117L的性质及其相机系统的秘密起源在当时已有部分知情者，但完整细节直到数十年后解密才公之于众。本文不会过多赘述月球轨道器相机的详细技术规格，而是将重点追溯该系统从概念到被NASA采用的发展历程。这是一个关于美国最早尝试从太空远程传输图像的故事，以及同一系统如何被改造用于月球探索。 WS-117L可追溯到兰德公司自1946年以来对卫星监视概念的研究，并首次将这些想法付诸实践。美国希望利用卫星监视苏联核武器及发射场的动向。1953年，兰德报告第262号全面阐述了此类系统的可行性和实用性。1955年，空军开始为WS-117L征集承包商。伊士曼·柯达为洛克希德公司的竞标制作了相机系统，空军于1956年10月授予其合同。² (https://invertingvision.com/2026/08/10/kodaks-pre-invented-lunar-orbiter-camera-or-the-fate-of-samos-readout/#3f429cf1-bd09-40f9-91af-2909709e8222) [](https://www.nro.gov/Portals/135/documents/foia/declass/WS117L_Records/101.PDF)*高级侦察系统（即WS-117L）的时间线，摘自1958年总结报告。来自NRO (PDF)。(https://www.nro.gov/Portals/135/documents/foia/declass/WS117L_Records/101.PDF)* 最初，兰德主要考虑使用电视系统。³ (https://invertingvision.com/2026/08/10/kodaks-pre-invented-lunar-orbiter-camera-or-the-fate-of-samos-readout/#72a1d421-80f4-475b-a88e-965437ee0a72) “近实时”成像被认为是理想的卫星监视形式，因此电视是合理的选择。但罗伯特·佩里在解密的计划历史中解释道，实时成像的目标很快在空军内部引发争议——尚不清楚技术是否成熟到能满足需求，而备用的胶片回收系统在早期就展现出明显的可行性和可靠性。其中一些工作从WS-117L分拆到“发现者-CORONA”计划中，该计划将柯达相机系统送入轨道，并返回装有已曝光胶片的舱体，供空中回收并在地球处理。⁴ (https://invertingvision.com/2026/08/10/kodaks-pre-invented-lunar-orbiter-camera-or-the-fate-of-samos-readout/#15cdff61-51f8-40e6-b3e9-7e2eaa3e4871) 然而，近实时系统在早期确实是计划的一部分。在WS-117L的竞标中，柯达设计了一种远程传输系统，该系统将在后来称为“萨莫斯”（SAMOS）的计划中飞行。 电视系统在早期仍在考虑范围内，但当时存在明显的技术限制，尤其是在分辨率方面。柯达新成立的仪器与光学部门最终选择了一套在航天器上显影胶片，并将图像“读取”传输至地面接收站的系统。规划者设想为萨莫斯配备五台相机，前三台专门用于测试柯达的读取系统，其余则测试先进的回收系统 (https://www.thespacereview.com/article/1410/1)。E-1相机将主要作为技术验证机，而E-2和E-3将测试其系统以更高功能分辨率拍摄图像的能力。它们都采用了相同的基础架构。 *展示萨莫斯各相机系统及其预期能力的示意图。来自NRO (PDF) (https://www.nro.gov/Portals/135/documents/foia/declass/WS117L_Records/670.PDF)。* 从某种意义上说，这个相机系统确实是“预先发明”的，因为它主要是对现有技术的巧妙组合，其中许多由柯达创造。该公司拥有可追溯至第一次世界大战的数十年航空摄影经验。到第二次世界大战结束时，他们已开发出先进的航空胶片、紧凑的胶片存储系统以及图像运动补偿技术。他们还曾为海军研发红外轰炸瞄准具和近炸引信，这些经验对开发航天器的热控制材料大有裨益。⁵ (https://invertingvision.com/2026/08/10/kodaks-pre-invented-lunar-orbiter-camera-or-the-fate-of-samos-readout/#68440e2c-8548-4fc6-9560-d626992a9f3b) 1957年的图示展示了萨莫斯读取系统的初步构想。柯达的70毫米胶片将被曝光、处理并存储，然后进行读取和传输。地面接收的电子信号将用于重建图像。 *显示萨莫斯读取系统但缺少关键细节的早期示意图。来自NRO (PDF) (https://www.nro.gov/Portals/135/documents/foia/declass/WS117L_Records/102.PDF)。* 到1958年，规划文件开始详细说明两项使读取系统得以实现的关键技术。其一是后来被称为柯达“Bimat”的胶片，在下方插图中标记为“WEB”。⁶ (https://invertingvision.com/2026/08/10/kodaks-pre-invented-lunar-orbiter-camera-or-the-fate-of-samos-readout/#ba0433aa-efa5-44a1-b9ab-fe6256bc6622) 这种网格涂有含必要化学药剂的明胶，可实现“干式”显影。它会被压在曝光的胶片上，在存储和传输前对图像进行显影和定影。⁷ (https://invertingvision.com/2026/08/10/kodaks-pre-invented-lunar-orbiter-camera-or-the-fate-of-samos-readout/#2268e73d-f61b-46e9-b474-c2d120b15b6e) *1959年洛克希德关于萨莫斯计划简报中的示意图，图片标注为1958年9月。来自NRO (PDF) (https://www.nro.gov/Portals/135/documents/foia/declass/WS117L_Records/670.PDF)。* Bimat胶片的起源在公开记录中有些模糊。一份柯达制作的历史资料表明，该技术最初是出于业余摄影的实验室研究，后来应用于航空摄影。⁸ (https://invertingvision.com/2026/08/10/kodaks-pre-invented-lunar-orbiter-camera-or-the-fate-of-samos-readout/#6946a0bd-47d9-467d-ae4a-2e87a7fc8618) 考虑到时间线，要么是这项实验恰好在WS-117L需求时成熟，纯属巧合；要么是柯达工程师为应对太空胶片摄影的挑战而专门开始研究这项技术。 1956年3月的一份洛克希德开发计划含糊地描述了处理系统，称其与现有的“机载快速处理”方法“不会有显著不同”，并描述了一种概念性的“滚轮-施用器”系统。它还将“照相化学药剂的处理”列为“需要克服的主要困难之一”。⁹ (https://invertingvision.com/2026/08/10/kodaks-pre-invented-lunar-orbiter-camera-or-the-fate-of-samos-readout/#0a15ae87-707b-4417-8113-26dab768821c) 1957年的插图显示了未包含“WEB”的在轨处理步骤，这个细节仅出现在类似上文标注为1958年的示意图中。¹⁰ (https://invertingvision.com/2026/08/10/kodaks-pre-invented-lunar-orbiter-camera-or-the-fate-of-samos-readout/#04e68949-5432-4983-951c-b76ef12ebaff) 随后，柯达研究人员于1959年8月提交了一项“网格处理方法”专利，提出了一种“无需浸入照相处理浴中即可基本完全显影和定影照相图像的一步法”。¹¹ (https://invertingvision.com/2026/08/10/kodaks-pre-invented-lunar-orbiter-camera-or-the-fate-of-samos-readout/#c216fdf8-baf6-47a6-918d-f2e418027cc8) 大卫·麦克道尔于1956年底加入柯达，曾参与萨莫斯和月球轨道器工作，他也回忆Bimat是专门为该项目开发的。“Bimat在我们开始E-1和E-2工作时就启动了，”他告诉我，“因为我们知道必须在轨道上处理胶片。”¹² (https://invertingvision.com/2026/08/10/kodaks-pre-invented-lunar-orbiter-camera-or-the-fate-of-samos-readout/#e43717da-07af-4248-9000-c5d32cf6163b) 第二项关键技术是读取系统本身，它涉及与哥伦比亚广播系统实验室合作创建飞点扫描仪。¹³ (https://invertingvision.com/2026/08/10/kodaks-pre-invented-lunar-orbiter-camera-or-the-fate-of-samos-readout/#20f1a4df-1ebb-46ff-be9e-0be9fc2360b9) 据麦克道尔描述，它使用一个“由内向外的阴极射线管”，发射电子束穿过已曝光的胶片。胶片密度的变化会改变电子束的强度，这些变化由光电倍增管记录并转换为可传回地球的电子信号。地面团队接收这些信号，使用设备将其转换回图像，并将图像记录在胶片上。在穿过胶片之前，电子束会从一个旋转的鼓（见下图）反射，以进行热管理。 *同一洛克希德简报中的萨莫斯读取系统示意图。来自NRO (PDF) (https://www.nro.gov/Portals/135/documents/foia/declass/WS117L_Records/670.PDF)。* 1960年10月，首台E-1相机搭载宇宙神-阿金纳火箭发射，但未能成功入轨。与此同时，官员们正在积极讨论继续推进读取计划的明智性。成本不断上升，工程难题困扰着该项目，部分技术已开始显得过时，而CORONA类系统在开发出更先进的读取技术之前似乎是更好的选择。尽管存在这些问题，读取技术仍有支持者，测试得以继续，以便基于实际结果做出决定。 1961年1月，第二次萨莫斯测试携带另一台E-1相机发射并顺利进入轨道。在加利福尼亚州森尼韦尔，读取站的技术人员收到了航天器传来的信号，结果是一张分辨率为100英尺的照片。该系统奏效了。¹⁴ (https://invertingvision.com/2026/08/10/kodaks-pre-invented-lunar-orbiter-camera-or-the-fate-of-samos-readout/#53dd8b9c-6a78-4a67-b46b-04661b8d931d) E-2相机将是下一步，拥有更先进的瞄准系统和更高的分辨率。航天器内的所有旋转系统在实现这些目标时带来了复杂性。麦克道尔回忆说，E-1和E-2的一个关键区别是E-2使用旋转的鼻锥来帮助稳定和瞄准相机。¹⁵ (https://invertingvision.com/2026/08/10/kodaks-pre-invented-lunar-orbiter-camera-or-the-fate-of-samos-readout/#6d8684a3-6922-4943-9d66-d399ce7aff92) *E-2有效载荷部分示意图，显示了使其区别于E-1的“可操纵安装”。来自NRO (PDF) (https://www.nro.gov/Portals/135/documents/foia/declass/WS117L_Records/670.PDF)。* *萨莫斯规划文件中显示E-2预期的瞄准和立体操作能力的示意图。来自NRO (PDF) (https://www.nro.gov/Portals/135/documents/foia/declass/WS117L_Records/670.PDF)。* 首次尝试发射E-2在升空两秒后失败，宇宙神火箭随即坠毁爆炸。E-2发射失败后，读取技术基本被放弃，转而支持回收计划。据佩里所述，空军上校W·G·金认为几乎毫无例外，“读取系统能做的，回收系统都能做得更好”。¹⁶ (https://invertingvision.com/2026/08/10/kodaks-pre-invented-lunar-orbiter-camera-or-the-fate-of-samos-readout/#92a09257-4c75-4f7b-b231-93dd2077cb91) 除其他问题外，读取系统需要较长的工作寿命，这迫使采用更高的轨道，从而牺牲了分辨率并增加了功耗。¹⁷ (https://invertingvision.com/2026/08/10/kodaks-pre-invented-lunar-orbiter-camera-or-the-fate-of-samos-readout/#1c0ce0ed-de48-4a4c-93e1-1e9ee2b0f76a) 包括麦克道尔在内的柯达工程师记得，主要限制之一是传输图像所需的带宽，以及他们当时只使用单个地面站的事实。¹⁸ (https://invertingvision.com/2026/08/10/kodaks-pre-invented-lunar-orbiter-camera-or-the-fate-of-samos-readout/#5c2c57c4-1b43-4e36-9649-c29418e5ae6d) 此后没有更多E-2相机飞行，但这并非该相机系统的终结。空军取消进一步发射后，E-1和E-2的硬件散落在全国各地，其中一台测试模型留在了罗切斯特的伊士曼·柯达设施内。 佩里报道称，NASA官员知道E-1系统，早在1961年4月就询问过相关相机的情况，空军也允许他们从承包商处获取详情。胶片读取系统与1959年苏联月球3号航天器采用的方法类似，该航天器传回了首批月球背面图像 (https://www.nro.gov/Portals/135/documents/foia/declass/WS117L_Records/670.PDF)，NASA有意将E-1用于类似目的。佩里引用金上校的话说，NASA官员“似乎不太理解从航天器上拍照的问题”。他不相信该系统能用于月球探索，但这个想法并未消失。¹⁹ (https://invertingvision.com/2026/08/10/kodaks-pre-invented-lunar-orbiter-camera-or-the-fate-of-samos-readout/#711de948-85b5-4f5b-b105-04577245f7d2) 当时，使用此类相机系统的最佳候选者可能是勘测者计划的预定轨道器，但该计划自身也遇到了问题。NASA历史学家布鲁斯·拜尔斯写道，几个因素共同促成了柯达/波音的竞标。