世界攝影日是全世界攝影師及攝影愛好者的節(jié)日，在每年的世界攝影日，我們都會(huì)欣賞到攝影師拍攝的絕美照片。2024年世界攝影日，我們有幸欣賞到來自太空攝影師的“空間站大片”。

陽光普照。圖片來源：中國載人航天微信公眾號(hào)拍攝/航天員葉光富

窗外藍(lán)星。圖片來源：中國載人航天微信公眾號(hào)拍攝/航天員葉光富

壯美山河。圖片來源：中國載人航天微信公眾號(hào)拍攝/航天員葉光富

這位太空攝影師是葉光富，神舟十八號(hào)載人飛船指令長。他通過空間站的舷窗捕捉到了地球璀璨奪目的美景，一幅幅超越想象的“空間站大片”震撼來襲。在欣賞太空美景時(shí)，我們會(huì)想，拍攝這樣的照片需要哪些條件呢？

空間站舷窗：觀看太空的“窗戶”

要想在空間站“出片”，首先你需要一個(gè)絕佳的觀景窗口。這個(gè)觀景窗口便是舷窗，舷窗是指具有水密性或氣密性的圓形或特定形狀窗，具有通風(fēng)、采光和觀賞功能。

在空間站中，舷窗不僅是航天員觀賞地球美景的窗口，更是觀測航天器運(yùn)行狀態(tài)、進(jìn)行科學(xué)實(shí)驗(yàn)和保障航天員安全的關(guān)鍵設(shè)施，這種類似于汽車擋風(fēng)玻璃的窗口，為航天員的“出片”提供了先決條件。

空間站舷窗。圖片來源：圖蟲創(chuàng)意

玻璃越來越亮，照片越來越清晰

舷窗作為觀察外界的窗口，首先要具有高清晰度。如果將中國航天員在太空拍攝的照片放在一起對(duì)比，不難發(fā)現(xiàn)，從神舟五號(hào)到天宮空間站，航天員拍攝的照片清晰度越來越高，這背后離不開透亮的舷窗。

開車的朋友都會(huì)有這樣的經(jīng)歷，長時(shí)間行車會(huì)在擋風(fēng)玻璃上出現(xiàn)很多污漬，這在很大程度上影響了我們觀察外界的清晰度。舷窗也是一樣，特別是在外太空中高能粒子的沖擊和摩擦下，表面很容易被刮花。

針對(duì)這個(gè)問題，中國科學(xué)院上海硅酸鹽研究所研發(fā)了一種高科技防污染涂層，該涂層猶如一層隱形的護(hù)盾，保護(hù)舷窗免受宇宙塵埃與粒子的侵?jǐn)_，確保航天器的“慧眼”始終清澈明亮。該項(xiàng)技術(shù)為航天員提供了絕佳的觀看體驗(yàn)，可以清晰地領(lǐng)略地球家園的絕美風(fēng)光。

空間站舷窗由什么高科技材質(zhì)組成？

空間站在近地區(qū)域以橢圓形軌道繞地球運(yùn)動(dòng)，周期性地進(jìn)入地球陰影區(qū)和日照區(qū)。這種快速的位置變化導(dǎo)致了空間站巨大的溫度波動(dòng)，最大溫差可超過200℃。

我們知道，如果給盛裝熱水的玻璃杯立即裝入冷水，玻璃杯會(huì)有爆裂風(fēng)險(xiǎn)，空間站的舷窗玻璃也是一樣，普通玻璃很難耐受如此大的溫差。那么，什么材質(zhì)才能受此“重任”呢？

熔融二氧化硅玻璃又稱熔融石英玻璃，是一種特殊的高科技材質(zhì)。該玻璃在制備過程中會(huì)經(jīng)歷上千度的高溫，具有極低的熱膨脹系數(shù)，能夠在極端的高低溫環(huán)境中保持結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定。此外，該類玻璃還具有極高的強(qiáng)度，能夠抵御高速飛行的太空碎片撞擊，其強(qiáng)度遠(yuǎn)高于防彈玻璃。

這種高科技材料制造的空間站舷窗造價(jià)不菲，這樣的舷窗在中國的天宮空間站可不止一個(gè)。據(jù)報(bào)道，天宮空間站的核心艙睡眠區(qū)、問天艙睡眠區(qū)等區(qū)域都有這樣的舷窗，并且隨著空間站建設(shè)的不斷完善，中國航天員的“天景房”還會(huì)增加更多的觀景窗口，以滿足更全面的觀測需求。

漂浮在太空的國際空間站。圖片來源：圖蟲創(chuàng)意

穩(wěn)定的飛行姿態(tài)，特殊的“防抖”技術(shù)

中國天宮空間站飛行姿態(tài)的穩(wěn)定也是航天員“出片”的關(guān)鍵因素?？刂屏赝勇菔强臻g站姿態(tài)控制的關(guān)鍵設(shè)備，它利用高速旋轉(zhuǎn)的飛輪獲得角動(dòng)量，并通過改變角動(dòng)量方向?qū)ν廨敵隽兀瑥亩鴮?shí)現(xiàn)對(duì)空間站姿態(tài)的精確控制。

陀螺儀。圖片來源：圖蟲創(chuàng)意

該技術(shù)曾是中國航天技術(shù)的“攔路虎”，為突破核心技術(shù)被國外封鎖的難題，中國航天人經(jīng)過不懈努力，研發(fā)出集精度高、響應(yīng)快、壽命長、可靠性高等優(yōu)點(diǎn)于一體的控制力矩陀螺系統(tǒng)，為舷窗大片的拍攝提供了基礎(chǔ)保障。

“出片”利器：先進(jìn)的超高清相機(jī)陣列

當(dāng)以上條件均滿足后，是不是就可以在太空拍照了呢？稍等，萬事俱備，只欠“東風(fēng)”！而這個(gè)“東風(fēng)”便是先進(jìn)的拍照設(shè)備。近年來，拍照技術(shù)的發(fā)展可謂是突飛猛進(jìn)，就連手機(jī)的拍照像素就可以很輕松地達(dá)到幾千萬甚至上億，拍月亮也成了各大主流攝影設(shè)備的必備技能。

先進(jìn)的超高清相機(jī)陣列，能夠很輕松地拍攝出超過億級(jí)像素的圖像，并且保持豐富的細(xì)節(jié)和飽滿的色彩，再加上相機(jī)內(nèi)置的自適應(yīng)光學(xué)系統(tǒng)，可以實(shí)時(shí)補(bǔ)償大氣擾動(dòng)和空間站輕微振動(dòng)造成的圖像模糊，使得空間站“出片”不再是難事。

隨著航天技術(shù)的飛速發(fā)展和科技的不斷進(jìn)步，我們對(duì)地球的了解也越來越深。這些高科技技術(shù)成果不僅讓我們見證了地球的壯麗與神奇，更激發(fā)了人類對(duì)未知世界的無限好奇和探索欲望。未來，期待更多令人震撼的“空間站大片”誕生，共同見證人類航天事業(yè)的輝煌篇章！

來源：科普中國

責(zé)編：邱訪蓉

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三審：王明輝