Журнал «Вокруг Света» №04 за 2008 год

История скоростной фотографии началась самым обыкновенным образом, а вот продолжилась — фантастическим. Скромный инженер, некто Гарольд Юджин Эдгертон, в 1927 году получил степень магистра электротехники в Массачусетсском технологическом институте, занимаясь изучением динамо-машин и синхронных электродвигателей. Для своих изысканий он разработал электрический стробоскоп — прибор, дающий короткие вспышки света со строгой периодичностью. Если их частота в точности совпадает с вращением ротора, последний всегда высвечивается в одном и том же положении. В результате для глаза движение замирает, и его можно, не останавливая, рассматривать, как будто он вовсе не крутится. И, что важно, под стробоскопом ротор можно сфотографировать — движение не будет смазывать картинку. Результаты этой своей работы Эдгертон опубликовал в 1931 году. И тогда же выяснилось, что его стробоскоп стал первой фотовспышкой, способной срабатывать многократно, в отличие от одноразовых магниевых вспышек.

Синхронные электродвигатели — это серьезно, но скучновато. Поэтому руководитель одной из соседних лабораторий без труда подбил молодого специалиста на небольшое развлечение: понаблюдать при помощи его оборудования за такими процессами, как падение капель воды или разрушение пирамиды из игрушечных кубиков. Безобидная забава переросла в серьезное хобби. Вскоре Эдгертон сделал первые снимки лопающегося воздушного шарика и даже пули, пробивающей яблоко. Его достижения быстро получили признание коллег и уже в 1934 году были отмечены бронзовой медалью британского Королевского фотографического общества. А в 1937 году снимок «Корона» с разбивающейся каплей молока был представлен на первой фотографической выставке в Нью-Йоркском Музее современного искусства.

Но, как ни странно, у производителей фотокамер, на чье финансирование надеялся Эдгертон, его технология моментальной съемки энтузиазма не вызвала. Их не впечатлили даже интереснейшие стробоскопические снимки спортсменов, где в деталях виден процесс выполнения упражнений. Тогда изобретатель напрямую обратился к репортерам и тут нашел полное взаимопонимание. Уже к 1940 году электронные вспышки произвели настоящую революцию в спортивной фотографии, а сделанные с их помощью снимки стали регулярно появляться в крупных газетах.

С этого момента хобби стремительно и неуклонно превращается в серьезную технологию. На голливудской студии MGM Эдгертон показывает, как использовать высокоскоростную фотографию для замедленной фиксации быстротечных явлений, а для американских ВВС разрабатывает мощную стробовспышку, которая позволяет вести ночную разведывательную аэрофотосъемку. Эта технология, в частности, применялась перед высадкой союзных войск в Нормандии…

Падающий в воду предмет порождает столь сложные гидродинамические процессы, что их пока невозможно полноценно смоделировать на компьютере. Но современная фотография позволяет нам хотя бы любоваться ими, пусть и без полного понимания. Фото SPL/EAST NEWS

Отметив заслуги Эдгертона медалью Свободы, министерство обороны привлекло его к решению еще более сложной задачи. Комиссии по атомной энергии потребовались снимки ядерных взрывов на самых первых фазах развития огненного шара. Скорость его расширения настолько высока, что камеры с механическим затвором принципиально неспособны справиться с такой задачей. К тому же фотографировать предстояло с расстояния всего около 10 километров от эпицентра взрыва, так что камера могла использоваться только один раз. Требовалось придумать очень эффективное, нестандартное и вдобавок недорогое решение.

За дело в 1947 году взялась компания EG&G, основанная Эдгертоном совместно с двумя партнерами, Гермешаузеном и Гриером. В качестве затвора решили использовать элемент, известный теперь под названием «ячейка Керра». Это жидкий поляризационный фильтр, способный мгновенно менять направление поляризации под действием приложенного напряжения.

В затворе камеры установили два фильтра-поляроида, один из которых был ячейкой Керра. В начале их направления поляризации были перпендикулярны, и свет через них не проходил. Но в нужный момент на ячейку Керра подавали напряжение, направление ее поляризации менялось, и часть излучения проникала внутрь камеры. Скорость срабатывания ячейки Керра — порядка наносекунды, миллиардной доли секунды. Это позволило уже в первой разработанной камере Rapatronic сократить выдержку до впечатляющих и сегодня 10 наносекунд. Правда, за раз удавалось сделать только один кадр, и для получения серии приходилось ставить рядом несколько камер. В наши дни компания Vision Research продает компактные «рапатроники» Phantom V12 с мегапиксельной матрицей, которые ведут цифровую видеосъемку со скоростью до миллиона кадров в секунду.

Миллисекунда после ядерного взрыва