С кинокамерой в невесомости

Борис Смирнов

После космического старта Юрия Гагарина слово «невесомость» вошло во все языки мира, и миллионы кино- и телезрителей увидели на экранах это загадочное явление. Тогда в популяризации освоения космоса именно кино играло главную роль: за первые два десятилетия космической эры только у нас в стране было создано более двухсот фильмов о космонавтике, в том числе и ряд «закрытых» фильмов для высшего руководства страны.

Почти полвека прошло с тех пор. Космос постепенно становится для человека новой средой обитания — реальной, конкретной и все же экзотической и таинственной. Яркое своеобразие изобразительного материала, связанного с освоением космического пространства, неизменно привлекает кинематографистов.

Но во многих случаях отображение космической темы на экране ставит перед создателями фильмов, и прежде всего перед кинооператорами, необычайно трудные задачи, и среди них съемка в невесомости — одна из наиболее сложных.

Первое воспроизведение невесомости на киноэкране

Главный консультант фильма «Космический рейс» К. Э. Циолковский с оператором А. В. Гальпериным (слева) и режиссером В. Н. Журавлевым (справа) обсуждают эскизы декорации. Калуга, 1934 г.

Отображение невесомости на экране впервые было осуществлено задолго до того, как ракеты стали подниматься в космос. В 1934 году на киностудии «Мосфильм» началась работа над научно-фантастическим фильмом «Космический рейс» (сценарист А. Филимонов, режиссер В. Журавлев, оператор А. Гальперин, художник Ю. Швец). Но начало «космизации» кинематографа было положено еще в 1902 году лентой «Путешествие на Луну» Ж. Мельеса. Затем были фильмы «Путешествие через невозможное» (Ж. Мельес, 1904 г.), «Аэлита» (Я. Протозанов, 1924 г.), «Женщина на Луне» (Ф. Ланг, 1929 г.). Во всех этих картинах космическая тема служила лишь поводом для создания занимательного зрелища, построенного на внешних эффектах, что дало основание Константину Эдуардовичу Циолковскому назвать их «чепухой страшнейшей». Однако, понимая огромные потенциальные возможности кинематографа как средства популяризации освоения космоса, он подчеркивал: «Еще до того как люди начнут полеты в околоземном пространстве, можно показать, как это может быть, на полотне кинематографа». Свою идею Циолковский воплотил в жизнь. Он согласился быть главным консультантом фильма «Космический рейс» и сделал все, чтобы этот фильм стал первым фантастическим произведением о космонавтике, построенным на подлинно научной основе (см. ТТК, № 2, 2006).

Рис.1. Принципиальная схема операторского крана для съемки перемещения актера в пространстве при имитации невесомости

Принципиально важным Циолковский считал воспроизведение на экране основных факторов космического полета, и прежде всего, невесомости. Решая эту сложнейшую по тем временам задачу, оператор фильма Александр Владимирович Гальперин разработал методы съемки, которые позволили впервые в мировой практике имитировать невесомость в киноизображении. По замыслу оператора, одобренному К. Э. Циолковским, создать иллюзию невесомости на экране можно было с помощью следующих приемов: свободного перемещения актера в пространстве с фиксацией на нем поля изображения съемочной камеры, вращения и других движений актера в кадре относительно неподвижного фона, переворотами фона в кадре, полетами оператора со съемочной камерой в декорации. Они должны были передавать зрительные впечатления человека, оказавшегося в невесомости. Для достижения полной иллюзии невесомости решено было использовать все эти приемы. Для их реализации оператор А. В. Гальперин разработал несколько специальных приспособлений, большую помощь в этой работе ему оказал А. А. Микулин — впоследствии академик, крупнейший конструктор авиационных двигателей.

Для съемки полета «потерявшего вес» актера в кабине космического корабля был построен специальный операторский кран (рис. 1). Он состоял из горизонтальной фермы 2, которая по круговым рельсам 3, проложенным по верху декорации, могла поворачиваться на 360°. Тележка 1, установленная на этой ферме, могла перемещаться по горизонтали, а вертикальная ферма 5 — вверх и вниз по направляющей 4.

С фермой 5 на вращающейся оси сцеплялась ферма 6, к основанию которой на качающемся коромысле 7 были закреплены две площадки: на одной из них размещался актер, а на другой — оператор с камерой. Кран давал возможность одновременно перемещать киноаппарат по окружности радиусом 2 м, по вертикали и горизонтали, а также изменять угол наклона оптической оси камеры по отношению к горизонту. Кран предназначался для свободного перемещения в пространстве актера. А так как оператор с камерой оказывался соединенным с актером жестким основанием, каким бы сложным ни становилось движение актера, оно было «привязано» к движению киноаппарата. Это давало возможность снимать средние и крупные планы актера при его полете в интерьере космического корабля.

Рис. 2. Устройство для имитации невесомости за счет подвешивания актера между синхронно вращающимися фоном и камерой

Для съемки кадров, имитирующих невесомость за счет вращения актера относительно неподвижного фона, оператор использовал способ синхронного поворота фона и камеры, оптическая ось которой перпендикулярна к плоскости фона. Для этого было построено еще одно остроумное и достаточно сложное приспособление. Оно показано на рис. 2. Конструкция 1 являлась носителем камеры 4, придающим ей вращательное движение. Конструкция 3 обеспечивала вращение значительных по размеру фоновых элементов декорации 2. Между камерой и фоном на тросе с резиновым амортизатором подвешивали актера, производившего заданные движения. Для удобства работы актера его подвеска осуществлялась с помощью жесткой металлической «кирасы», спрятанной под игровым костюмом. Трос при этом окрашивался в цвет фона, что обеспечивало его маскировку в кадре. С этой же целью методом, аналогичным оттяжке струны, тросу придавалось колебательное движение большой частоты и малой амплитуды. Камера 4 и фон 2 вращались синхронно, за счет чего обеспечивалась неподвижность фона (фрагмента интерьера космического корабля) и создавалось впечатление, что актер, вращаясь, летел в пространстве. При этом актера можно было снимать в полный рост на общих планах, что делало имитацию невесомости особенно убедительной. Как правило, камера размещалась не на оси конструкции, а в стороне, что вместе с заданными «неправильными» движениями актера создавало впечатление беспорядочного его перемещения по кабине корабля. Впоследствии оказалось, что это достаточно точно соответствует движениям человека, не имеющего опыта перемещения в невесомости.

Для имитации невесомости оператор также использовал устройство, которое позволяло вращать камеру вокруг оптической оси. Это дало возможность создавать при однотонных фонах иллюзию переворачивания объекта в кадре, а при съемке интерьера космического корабля увидеть его с точки зрения человека, парящего в невесомости. С этой же целью использовался еще один прием: оператор с камерой подвешивался на длинном тросе, при раскачивании которого подобно маятнику удавалось во время пролетов в декорации космического корабля снять кадры, имитирующие, что видит человек, находящийся в невесомости.

Об эффективности методов имитации невесомости в «Космическом рейсе» свидетельствует то, что спустя десятилетия наши космонавты, увидев фильм, были восхищены ее отображением на экране. Они говорили об этом на встрече со студентами ВГИКа: «На нас потрясающее впечатление произвело „плавание“ экипажа в состоянии невесомости: все было снято настолько точно, что можно было принять эти кадры за документальные, сделанные внутри настоящей орбитальной станции».

Съемочная группа фильма «Космический рейс» в декорации космического корабля. В правом верхнем углу на тросе подвешен оператор А. В. Гальперин

И после «Космического рейса» операторы не раз сталкивались с необходимостью снимать невесомость, имитируя ее тем или иным способом. С большой художественной достоверностью снята невесомость Вадимом Ивановичем Юсовым в фильме «Солярис» и Александром Георгиевичем Рыбиным в фильме «Через тернии к звездам». В последнем случае оператор использовал для этой цели подводные съемки.

Однако с развитием практической космонавтики методы изобразительной имитации перестали быть единственными в отображении невесомости на экране кинематографа.

Реальная невесомость оказалась одним из наиболее загадочных и необычных явлений, с которыми человек столкнулся, осваивая космическое пространство. Изучая это явление, наука широко использовала киноаппарат как инструмент исследования, в то же время невесомость дала кинематографу необычный изобразительный материал, а кинооператору — новые специфические условия творчества.

Первые полеты с целью исследования невесомости.

Рис. 3. Полет самолета по траектории Кеплера. Пунктирная линия соответствует невесомости

Истребитель МИГ-15 готовится к заходу на «горку»

Перегрузка даже у космонавта П. Р. Поповича вызывает заметное напряжение, которое сменяется полной расслабленностью при невесомости

Космонавт  П. И. Беляев пытается пить воду в невесомости. Снято автоматической камерой АКС-3м (f=10 мм) в самолете МИГ-15

Съемка автоматической камерой

Особое значение исследование невесомости имело во время подготовки первых полетов человека в космос, так как для их осуществления следовало понять, смогут ли люди жить и работать в условиях невесомости. А для этого нужно было научиться создавать невесомость в земных условиях. Получить кратковременную невесомость оказалось возможным при полете реактивного самолета по траектории, напоминающей горку, — так называемой параболе Кеплера. Происходит это следующим образом. На высоте 7…8 км самолет разгоняется и, подняв нос, начинает движение вверх, в «горку». Пройдя вершину «горки», самолет устремляется вниз, а затем вновь переходит в горизонтальный полет (рис. 3). Невесомость возникает во время движения самолета по криволинейному участку траектории за счет центробежной силы, которая уравновешивает притяжение земли (это можно сравнить с вращением камня на веревке). Длится невесомость от 20 до 50 с, но за один полет самолет может выполнить 5…10 «горок». При заходе на «горку» перед началом невесомости и при выходе из «горки» в конце невесомости возникает двух-четырехкратная перегрузка, в результате которой вес всего, что находится в самолете, увеличивается в 2-4 раза. Так, во время 4-кратной перегрузки в течение 10…15 с вес оператора массой 70 кг и кинокамеры массой 6 кг достигает 280 и 24 кгс соответственно.

Первые испытания космонавтов на невесомость были начаты в 1960 году на учебно-тренировочном истребителе МИГ-15, предназначенном для обучения летчиков и имеющем две одинаковые кабины. Полет осуществлял пилот самолета, а космонавт находился во второй кабине в кресле, в привязной системе, и в момент, когда наступала невесомость, выполнял различные действия: писал в блокноте, пил воду, воспроизводил на динамометре заданную нагрузку и т. д. Размеры кабины не позволяли ему совершать достаточно свободные движения. Во время этих полетов производилась киносъемка космонавта неподвижно установленной в кабине автоматической 16-мм авиационной кинокамерой АКС-3м с объективом f=10 мм, позволяющей получить средний план, на котором космонавт демонстрировал свои действия. Для индикации невесомости в кабине привязывали небольшой белый шарик, который в момент, когда она начиналась, всплывал в кадре. Так же вели себя и свободные ремни привязной системы, а космонавта слегка приподнимало в кресле. Другие признаки невесомости на киноизображении были видны слабо, правда, если космонавт проливал воду, когда пил, она «рассыпалась» и плавала по кабине в виде серебристых прозрачных шариков. В этих экспериментах кинокамера была единственным средством, дающим объективную зрительную информацию о невесомости, состоянии и действиях космонавта. Поэтому можно без преувеличения сказать, что многие важнейшие сведения о поведении и самочувствии человека в невесомости впервые были получены с помощью киноаппарата.

Космонавт  А. Г. Николаев учится плавать в «бассейне невесомости»

Кабина истребителя не позволяла космонавту свободно передвигаться в пространстве, в ней можно было поместить ограниченное количество оборудования, рядом с космонавтом не мог находиться персонал исследователей. Поэтому для полетов на невесомость был оборудован самолет-лаборатория на базе пассажирского самолета ТУ-104 — самого большого в 60-е годы. Чтобы увеличить свободное пространство в нем были демонтированы пассажирские кресла. В салонах предусмотрены рабочие места для космонавтов и исследователей, в них можно установить полномасштабные макеты или части отсеков космических кораблей и орбитальных станций, на которых космонавты отрабатывают важнейшие полетные операции: выход в открытый космос, переход из одного корабля в другой, надевание скафандра и т. д. При подготовке первых космических полетов большое количество экспериментов проводилось в так называемом «бассейне невесомости» — свободном объеме интерьера с мягкими стенами и полом, где космонавты учились «плавать» и где динамические особенности пребывания человека в невесомости выявляются особенно наглядно.

Естественное освещение в салонах самолета, проникающее через иллюминаторы, имеет низкий уровень, постоянно и резко меняется в полете из-за изменений положения самолета относительно солнца, облачного покрова и метеоусловий. Поэтому для киносъемки самолет-лаборатория оборудован стационарной системой освещения — укрепленными на потолке приборами рассеянного света с лампами накаливания.

Полеты самолета-лаборатории положили начало не только новому этапу изучения невесомости и тренировок космонавтов, но и позволили перейти от кинорегистрации действий космонавта в невесомости неподвижной автоматической камерой в самолете-истребителе к творческому применению операторских средств выразительности в недоступных ранее для кинематографа условиях. У кинооператора появилась возможность находиться непосредственно на борту самолета и вести киносъемку в невесомости. Автор этой статьи стал одним из первых кинооператоров, участвовавших в этих полетах для проведения съемки, как в интересах исследователей, так и для создания документальных фильмов о космонавтике, испытал состояние невесомости 993 раза, суммарная продолжительность которых составила несколько часов.

Эпизоды, снятые в невесомости, включены в фильмы: «Первый рейс к звездам» (режиссеры Д. Боголепов, И. Копалин, Г. Косенко, операторы Д. Гасюк, Б. Головня, В. Суворов и др., «Моснаучфильм», 1961 г.), «Космические будни» (режиссер Н. Макаров, оператор Б. Смирнов, «Центрнаучфильм», 1974 г.), «Покорители вселенной» (режиссер Н. Макаров, оператор Б. Смирнов, «Центрнаучфильм», 1980 г.) и ряд других.

Особенности работы кинооператора в невесомости

Невесомость сформировала своеобразную, неповторимую в других условиях динамику движения привычных объектов. Она открыла принципиально новые условия работы оператора — возможность достижения полной свободы перемещения в пространстве с киноаппаратом.

Однако подчинить динамические особенности невесомости съемочному процессу не просто. Киносъемка в условиях кратковременной невесомости требует от кинооператора тренированности, хорошо развитой способности к работе в необычных условиях. Фактически каждый момент киносъемки в невесомости протекает при максимальной мобилизации кинооператора, направленной на реализацию художественно-творческого замысла.

Чтобы снимать в состоянии невесомости, оператору необходимы определенные навыки. Даже при благоприятной реакции на невесомость (индивидуальной для каждого человека) состояние это столь необычно, что, столкнувшись с этим впервые, человек, как правило, не может полноценно выполнять профессиональные функции. Даже для космонавтов наиболее существенным в начальном периоде действия невесомости являются пространственные и зрительные иллюзии, эйфория, нарушение координации движений и пространственной ориентации. Различные отклонения в восприятии пространства и затруднения в выполнении съемки отмечают все операторы, снимавшие в условиях кратковременной невесомости. Поэтому, прежде чем приступить к съемкам, оператор в нескольких полетах должен адаптироваться к этим весьма своеобразным условиям. Это позволит ему в дальнейшем, находясь в кресле, в привязных ремнях, вести съемку стационарным аппаратом, который установлен на опору, жестко закрепленную в интерьере самолета, включать камеру, выполнять панорамирование, перевод фокуса и т. д.

Подготовка к съемке, отработка композиции кадра в этом случае осуществляется на земле или в полете между режимами невесомости. Такой метод широко применяется для съемки многих объектов и процессов в невесомости, так выполняются почти все исследовательские съемки.

Операторские приемы при съемке невесомости

Наибольшие возможности для творчества оператора в условиях невесомости дает ручная («плавающая») камера, однако для работы с ней первичной адаптации оказывается недостаточно. Оператору, по существу, необходимо заново научиться приемам управления телом и работы со съемочным аппаратом в условиях невесомости. Некоторые профессиональные навыки, приобретенные оператором в обычных условиях, в невесомости оказываются бесполезны или даже вредны. Так, например, автоматически приняв устойчивую для условий земной гравитации позу, оператор в первые же мгновения невесомости окажется выведенным из нее и «унесенным» от объекта съемки. Поэтому в процессе съемок в невесомости оператор постепенно отказывается от тех приемов работы с камерой, которые невыполнимы, и вырабатывает новые, необходимые для съемки именно в таких условиях. Пока эти новые приемы не превратятся в стереотип, они должны тщательно планироваться перед съемкой и мысленно контролироваться в момент их выполнения.

В начальный момент невесомости оператор теряет устойчивость (а) или оказывается «унесенным» от объекта съемки (б)

Съемку значительно осложняют перегрузки, которые сопровождают начало и конец каждого периода невесомости. Кроме того, что при перегрузке в два-четыре раза увеличивается вес оператора, его снаряжения и камеры, в момент перехода от перегрузки к невесомости резко нарушается стабилизированное положение камеры (если она ручная) и оператора в пространстве. За счет движения самолета в пространстве во время невесомости в нем возникает «килевое течение», в результате которого находящиеся в воздухе предметы постепенно перемещаются в сторону хвоста самолета, что также затрудняет стабилизацию и заданное перемещение камеры и оператора в пространстве.

Способ фиксации оператора враспор между полом и потолком самолета

Стабилизация и перемещение камеры и оператора в пространстве возможны при наличии каких-либо опор, с помощью которых и совершается движение. Так, например, чтобы начать или прекратить движение, необходимо оттолкнуться от неподвижного предмета. Задача значительно упрощается, если условия съемки позволяют иметь хотя бы одну постоянную точку опоры. В качестве таковой могут использоваться ботинки с магнитной подошвой, различные ременные петли для ног и рук, подручные предметы на месте съемки, за которые можно держаться во время невесомости. После перехода от перегрузки к невесомости оператор стабилизирует тело в пространстве, а далее проводит съемку, двигаясь в любом направлении относительно данной точки опоры. Так как камера в этот момент невесома, ее можно положить в воздухе и лишь слегка придерживать, направляя ее движение. Фиксированная опора ограничивает свободу перемещения в пространстве, но, поскольку она позволяет добиваться точного управления движением аппарата, в невесомости часто применяется именно такой способ съемки.

Помощник управляет «плаванием» оператора в невесомости

Проведение эффективных съемок во время безопорного плавания оператора с камерой возможно лишь при высокой его тренированности к условиям невесомости. В момент, когда наступает невесомость, оператор стабилизирует положение своего тела, удерживаясь за какую-либо опору, а затем отпускает ее и ложится в воздухе, поместив перед собой камеру. Необходимое движение в пространстве можно осуществлять, отталкиваясь руками и ногами от стен, пола, потолка, оборудования. Но эти толчки должны быть точно рассчитанными и плавными, иначе оператор с камерой приобретет беспорядочное движение, стабилизировать которое из-за кратковременности невесомости будет сложно. Достаточно высокая точность и стабильность движения камеры при свободном плавании могут быть достигнуты, если движением оператора по заранее намеченной программе будет управлять другой человек, например помощник оператора. Его ноги зафиксированы, и он находится в вертикальном положении относительно пола самолета, оператор же с аппаратом — в горизонтальном, при этом оператор делает минимальное количество движений, а основные выполняет помощник, перемещая оператора с камерой в воздухе.

Для свободного плавания с камерой можно использовать и эффект «килевого течения» в самолете во время невесомости. Например, если оператор в начале режима невесомости ляжет в воздухе вблизи кабины экипажа, то к концу «горки» он окажется в хвосте самолета. Таким образом, он снимет, проплыв по воздуху через весь интерьер самолета.

Выбор объектов, выявляющих состояние невесомости

Плывущие в воздухе человек и самые обыкновенные предметы передают в изображении состояние невесомости: космонавты А. А. Леонов (а), П. Р. Попович (б) и взлетевшее оборудование (в)

Невесомость становится видимой на экране за счет своеобразного, недостижимого в других условиях положения, состояния или движения объекта съемки в кадре, а также за счет своеобразного движения киноаппарата. При отборе объектов и приемов съемки оператор должен точно представлять, насколько выразительно они будут отображать состояние невесомости. Оказывается, обычные предметы (блокнот, карандаш, инструменты и т. п.) благодаря их необычному положению, свободному плаванию в пространстве передают в киноизображении состояние невесомости весьма выразительно. Еще более эффектно смотрятся плавающие в воздухе животные, птицы, человек, а также разлитая жидкость.

Значительную сложность в изобразительной передаче состояния невесомости представляет съемка работы космонавтов. Во время подготовки первых космических полетов космонавты осваивали невесо-

мость как новое и необычное состояние, наличие невесомости отчетливо было видно на экране. Тогда космонавты привыкали пить, есть, плавать в безопорном пространстве, специально выпускали из рук различные предметы, чтобы наблюдать, как они парят в воздухе. Теперь, выполняя ту или иную операцию, космонавт стремится, чтобы невесомость не оказывала влияния на четкость и рациональность его действий. Если, например, из его рук «уплывет» инструмент, это расценивается как недостаточная его тренированность. Учитывая все это, оператор специально вводит в кадр предметы, которые могут находиться среди объектов съемки по логике происходящего в кадре действия и которые становятся индикаторами невесомости. Среди тренировок космонавтов имеются такие, которые без дополнительной организации кадра отображают состояние невесомости достаточно выразительно. К ним относятся тренировки, связанные с подвижными действиями. Отбирая наиболее выразительные с точки зрения возможностей передачи невесомости процессы и объекты съемки, а также сочетание неподвижной (чаще всего при подвижных объектах) и динамичной (как правило, при неподвижных объектах) камеры, оператор получает такой изобразительный материал, который в монтажном построении создает образное восприятие зрителем невесомости и характера тренировок и экспериментов, проводимых в этих условиях.

Полеты на невесомость стали почти обычным делом, иногда в них участвуют даже туристы, посетившие Звездный городок.

Снимать с такой точки кинокамерой или фотоаппаратом можно только в невесомости

Несмотря на разницу съемки в условиях кратковременной невесомости и в условиях космического полета (для которых характерно отсутствие дефицита времени, периодических перегрузок и других факторов, нарушающих стабильное положение камеры и оператора в пространстве), операторские приемы, выработанные при съемке в искусственной невесомости, стали использоваться и в космосе. Так, например, сочетание ручной и статичной камеры широко применяется космонавтами при съемке в интерьерах космических кораблей и орбитальных станций.

Вряд ли стоило публиковать эти материалы в журнале ТТК, если бы они имели только узкопрофессиональный интерес, относящийся к подготовке космических полетов. Анализ опыта съемок при кратковременной невесомости приводит к мысли, что, несмотря на сложность и специфичность, их проведение под силу не только отдельным операторам, но и многим другим представителям этой профессии. Сегодня не существует каких-либо принципиальных ограничений, не позволяющих снимать в искусственной невесомости различные эпизоды для многих фильмов. И точно так же, как устанавливаются фрагменты реальных космических объектов, в которых в условиях невесомости тренируются космонавты, в самолете можно монтировать различные декорации для съемки игровых фильмов.

Вместо сравнительно небольшого ТУ-104 на невесомость теперь летает огромный самолет ИЛ-76. За один полет он делает десять «горок» при продолжительности невесомости 20-25 секунд в каждой «горке». В полетах по-прежнему ведется съемка (теперь на видеоносителе) в исследовательских и технических целях. Выполняет ее мой однофамилец Юрий Смирнов. Цветные иллюстрации в статье — результат его съемок в невесомости. А черно-белые кадры это фрагменты моих съемок в невесомости 45 лет назад.