Livfulla 4K-videor från rymden tagna med α7S II 

Från den japanska experimentmodulen KIBO på den internationella rymdstationen 

Det första 4K-filmmaterialet på kommersiell nivå i rymden fångades med α7S II.

Det nya kamerasystemet som inkluderar en α7S II installerades i terrassen, eller Exposed Facility (EF), på den internationella rymdstationens (ISS) japanska experimentmodul, KIBO. 

Den 9 december 2016 sköts den japanska transportrymdfarkosten H-II Transfer Vehicle, Kounotori, upp från Japans största raketbas, rymdcentret Tanegashima. Ombord fanns en banbrytande α7S II-kamera från Sony. Det ger oss på jorden möjligheten att se videor i 4K- eller Full HD-upplösning och 12 megapixels stillbilder tagna från rymden
Den internationella rymdstationen ligger i omloppsbana cirka 400 kilometer från Jorden. Den färdas i en hastighet på ungefär 8 km/s och gör ett varv runt jorden på cirka 90 minuter (16 varv/dag) – snabbare än en pistolkula.
Varför valdes α7S II som den kamera som skulle användas i rymdens otroliga miljö, och vilken typ av bilder hoppas de kunna ta med α7S II? Vi har pratat med Toshitami Ikeda, Associate Senior Engineer på JAXA, som ansvarar för det externa kamerasystemet.

(Intervjuad den 13 december 2016)

Visa upp det som bara kan ses från rymden

Ovanliga naturfenomen och jordens föränderliga utseende.

Kan du börja med att berätta om den externa kamerans uppdrag, roll och syfte?

Den externa kamerans uppdrag är att ge oss tydliga bilder av jorden från den internationella rymdstationen. Genom att ta exceptionella och rörande bilder från rymden av något som en storskalig katastrof på jorden kan vi göra det enklare att förstå aspekter av situationen som inte kan ses från jorden, till exempel skada och omfattning. Vi kan också undersöka miljöförändringar genom att löpande ta bilder av en bestämd plats. Det kan till exempel handla om att titta på färgförändringar på havet genom att ta bilder av en undervattensvulkan eller att titta på drivisens rörelser. Genom att lyfta fram den här typen av förändringar på jorden kan vi bidra till förståelsen av globala miljöfrågor. Vi tror också att vi genom att sända bilder av sådant som inte kan ses från jorden kan skapa ett ökat intresse för rymdutvecklingen. 

Med α7S II går det både att filma och fotografera. Hur delar ni upp de användningsområdena?

Jag tycker att dynamiska motiv, som när transportfarkoster som Kounotori närmar sig och lämnar den internationella rymdstationen eller av den japanska övärldens sträckning från söder till norr från den internationella rymdstationen, kan återges mycket verklighetstroget med rörliga bilder. Med stillbilder går det å andra sidan att återge nyanser bättre, och det kan användas för analyser av subtilare förändringar, som färgerna på oceaner och skogar.

Förväntningar på den höga ljuskänsligheten hos α7S II och den första 4K-videon inspelad från utsidan av den internationella rymdstationen

Förmåga att ta tydliga bilder av jorden på natten och av yttre rymden

Berätta varför α7S II valdes som extern kamera.

Kamerasystemet utanför stationen styrs från jorden via fjärrstyrning och skickar bilddata. Det gjorde α7S II, som redan har ett inbyggt USB-gränssnitt och kan hantera kommandon, till ett utmärkt val både som extern kamera och när det gäller teknisk hantering. Dessutom ser fenomen som norrsken och meteorer, eller jorden sedd från rymden på natten, annorlunda ut härifrån och från jorden, så α7S II-kamerans höga ljuskänslighet är perfekt för mörkerfotografering. Den internationella rymdstationen gör ett varv runt jorden var 90:e minut och med vårt tidigare system kunde vi inte ens tänka på att fota på natten som ju infaller var 45:e minut. Jag ser fram emot dess prestanda och möjligheten att ta bilder även i mycket svagt ljus på natten.

Jag tror att förväntningarna på 4K-video inspelad i rymden också är höga.

Möjligheten att spela in 4K-filmer är också en viktig del. Det här är första gången 4K-inspelning görs med en kamera på kommersiell nivå som är installerad på utsidan av den internationella rymdstationen, och jag ser verkligen fram emot att få mer livfulla bilder än tidigare. Vi planerade faktiskt att använda α7S från början. 2016 bestämde vi oss för att byta ut den mot uppföljaren α7S II, som har internt stöd för 4K-videoinspelning. Vi hade mycket lite tid för att installera den och det var svårt att göra nya test. Men vi kunde fortsätta använda oss av vissa befintliga delar eftersom kommandona på α7S and α7S II är kompatibla och samma sensorer används för båda modellerna. Det fanns emellertid mindre skillnader mellan vissa delar och viss programvara. Sekvensen för att slå på strömförsörjningen är till exempel annorlunda, och vi var tvungna att göra lite justeringar kring det.
Eftersom teknikerna på Sony informerade oss om mindre ändringar av den inbyggda programvaran och skillnader mellan α7S och α7S II kunde vi göra de utvärderingar och justeringar som krävdes.
Vi är mycket förväntansfulla inför de möjligheter att filma och fotografera i 4K vi får med den externa kameran.

Är det några andra skillnader gentemot den föregående externa kameran, förutom 4K-video?

Tidigare var den externa kamera som var monterad på KIBOs terrass installerad så att den alltid var riktad mot jorden, men nu har vi en montering som gör att den kan förflyttas längs två axlar. Det innebär att vi kan flytta den och ta bilder av rymden även när den är riktad mot jorden. Den här förmågan att ta bilder av jorden och rymden ur olika vinklar möjliggör bilder som tidigare var omöjliga att få.

α7S II med objektiv [FE PZ 28–135 mm f4 G OSS] används som extern kamera på ISS 

[Extern bild av KIBO och platsen där kameran monterades]

Kameran är monterad längst ut på KIBO. Härifrån går det att ta bilder av både jorden och rymden. KIBO-modulen har en luftsluss och en robotarm som gör att experiment- och observationsutrustning kan sättas på plats och bytas ut vid behov utan att astronauterna behöver ge sig ut från rymdstationen.

Källa: JAXA

Källa: JAXA

KIBO (Japanese Experiment Module, JEM)

KIBO (JEM)

1. Huvudlaboratoriet (Pressurized Module) 2. Varmförrådet (Experiment Logistics Module – Pressurized Section) 3. JEM-luftsluss 4. Robotarmar (JEM Remote Manipulator System) 5. Terrassen (Exposed Facility) 6. Monteringsplats för α7S II

i-SEEP (IVA-replaceable Small Exposed Experiment Platform) med kameraenhet

i-SEEP (IVA-replaceable Small Exposed Experiment Platform) med kameraenhet 
Omfattande testning för att säkerställa säker och stabil drift i rymden

Hur transporterades α7S II till den internationella rymdstationen?

I rymdens vakuum transporteras värmen inte bort av luften. Det har vi hanterat genom att placera kameran med objektiv i ett aluminiumhus, kameraenheten, och genom att maximera kontakten med aluminiumhuset så att värme kan frigöras enklare. Kameraenheten skyddas av dämpande material och följde med som en del av den trycksatta last som levererades med Japans Kounotori.

Vilka test krävdes för att kunna använda kameran på den internationella rymdstationen?

Vi började med test för att säkerställa att kameran inte skulle sluta fungera eller gå sönder på grund av kosmisk strålning. Vi testade också om den fungerade i vakuum och i rymdens extrema termiska miljö. Vi var tvungna att försäkra oss om att den klarade vibrationerna vid uppskjutning och att dess drift inte orsakade någon elektromagnetisk interferens.
Utöver det testade vi om kameran kunde klara det elektriska och elektromagnetiska brus som produceras av annan utrustning på rymdstationen. Vi var också tvungna att se till att den kunde styras enkelt från jorden, och att vi kunde utvinna bilderna. Innan kameran monterades på terrassen togs den in i experimentmodulen där astronauter lever och arbetar i vanliga kläder. Vi var helt enkelt tvungna att genomföra alla möjliga typer av test för att vara säkra på att ingenting kunde påverka dem, till exempel giftiga gaser som eventuellt avges.

Den faktiska externa kameraenheten. Den nedre cirkelformen är objektivet. Genom det cirkelformade hålet i kameraenheten kan objektivet ta bilder

Maskinvaran är i stort sett oförändrad

Tillförlitlig teknik som ger suverän flexibilitet för olika miljöer  

Finns det några speciella utrustningsarrangemang som underlättar kamerans funktion i de unika förhållanden som råder i rymden? 

Om kameran riktas mot solen i den här miljön får solljuset sakta temperaturen att bli mycket hög. På samma sätt sjunker temperaturen till extremt låga nivåer när den riktas från solen. Temperaturen kan variera med mer än 200 grader ºC. Därför använder vi en kylare för att hantera värmen och en värmare för kylan så att vi kan hålla temperaturen inom ett hanterbart intervall.
Kamerans maskinvara påverkas i stort sett inte alls. Vi utförde mängder av test, men stötte knappt på några problem. Det är verkligen ett bevis på α7S II-kamerans tillförlitlighet och flexibilitet att vi kunde använda kameran som den är i den här miljön.

Berätta hur α7S II justerades för användning i rymden.

Eftersom den fjärrstyrs från jorden har vi justerat en del av den inbyggda maskinvaran så att vi kan ändra inspelningsinställningar via kommandon. Nästan alla justeringar av exponering och andra inställningar kan göras via fjärrstyrning. Nu använder vi det kraftfulla zoomobjektivet SELP28135G och kan justera zoomen från jorden. I och med att vi nu också har kapacitet för 4K-video kan vi spela in en videofil och sända den till jorden som en extra funktion i systemet. Dessutom har vi en extern strömkälla eftersom det vore svårt att byta batteri på den där den sitter, och strömmen kan slås på och av från jorden.

Även med det kraftfulla zoomobjektivet (FE PZ 28–135 mm f4 G OSS) får α7S II plats i lådan i befintligt skick.

Utvidga fantasins gränser och få drömmar att växa med bilder från rymden

Vilka skulle du vilja se de bilder ni tar?

Det är faktiskt alla sorters människor. Många av problemen på jorden är svåra att verkligen förstå i vardagen, men när man tittar ned från rymden blir de tydliga. Jag vill att bilderna ska få vår fantasi att växa och väcka nyfikenhet. Jag skulle också bli mycket glad om alla barn därute såg bilderna och om det fick fler av dem att vilja arbeta inom ett rymdrelaterat område – till exempel med att tillverka en kamera som kan användas i rymden. Det skulle verkligen kännas fint att ha gett dem inspiration för framtiden.

Metoden för strömförsörjning ändrades genom att batteriet byttes ut mot en extern strömkälla

Toshitami Ikeda

Toshitami Ikeda

Associate Senior Engineer
Mission Operations and Integration Center,
Human Spaceflight Technology Directorate
Japan Aerospace Exploration Agency

När han tagit examen tog han anställning på NASDA (National Space Development Agency of Japan – idag JAXA). Arbetar med utveckling och marknadsföring av den japanska experimentmodulen KIBO. Har haft sin nuvarande befattning sedan 2015.

Klicka nedan för relaterade produkter