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航天员出舱影像为啥背景一片漆黑

发布时间:2022-09-07 08:28:03 信息来源: 科技日报 字体大小:

9月1日,我国神舟十四号航天员陈冬、刘洋顺利走出舱门,这是中国航天员首次从空间站出舱主通道——问天实验舱气闸舱迈入太空。

然而细心的小伙伴们会发现,历次航天员出舱画面中,航天员身后的星空背景居然一片漆黑,浩瀚星空中的星星都去哪儿了?

星星光芒被摄像机“过滤”

国际宇航联空间运输委员会副主席杨宇光对科技日报记者表示,造成这种现象的,不是这些星星“离奇失踪”,而是摄像机曝光参数的“选择”结果,也就是说,拍摄者利用技术手段使照片或视频中的繁星“隐形”于深邃太空。

“在宇宙中,星星是较暗的主体。相反,太阳光照射下的空间站和航天员则会变得非常明亮。摄像机不能同一时间既‘看清’明亮的物体,又‘看清’特别暗的物体,该如何选择?显而易见,在出舱活动中,拍清楚航天员、空间站舱段以及地球的细节是首要任务,也就是以明亮的物体为标准设置相应的摄像机曝光参数。”杨宇光说。

具体来说,当摄像机锁定空间站和出舱活动的航天员,由于空间站和航天员十分明亮,摄像机就要控制进光量,减少曝光时间,才能拍摄到正常曝光的画面。这种对曝光和光圈的低值调校,不可避免地会“过滤”掉太空中星星发出的微弱光芒,所以呈现出来的画面就是漆黑的夜空,上面没有一颗星星。

如果想拍到相对暗淡的星星,摄像机要提高进光量,增加曝光时间。但是,这样会导致画面中的空间站和航天员出现“过曝”,变得白茫茫。“宇宙中的星星其实一直在那儿,只不过我们为了拍出理想的航天员出舱画面,通过摄像机调节的手段将星星人为地‘忽略’掉了。”杨宇光总结道。

在太空看星星有啥不一样

航天员出舱的画面“过滤”了星星,那么身处太空的航天员能否看见星星?和我们在地球上看到的星星是否一样?

中国科学院国家天文台研究员平劲松指出,太空中没有大气散射,太阳光沿直线传播,所以太空不会整个被照亮。在黑暗的太空中,航天员可以看到满天繁星。

“航天员刚踏出舱门时,如果看向地球,眼睛适应了明亮的事物,这时抬头望向漆黑的宇宙,可能一时会看不清楚星星。但是人眼的适应能力很强,眼睛适应黑暗之后,便能看见星星了。”杨宇光说。

2003年10月15日,航天员杨利伟乘坐神舟五号载人飞船,开启了中国航天员的第一次太空凝视。据他回忆,在太空中看到的月亮和星星更加清晰和透亮,星星也不“眨眼睛”。

2008年9月27日,航天员翟志刚从神舟七号载人飞船出舱,中国人首次“漫步太空”。他面前的太空“一眼望不到底”,看到的星星“比地球上多得多”。

2021年12月9日,在中国空间站的“天宫课堂”上,航天员王亚平透露,航天员每天能看到16次日出,因为空间站每90分钟绕地球一圈。

“航天员在太空中看到的星星,和我们在地球上看到的确实不一样。”杨宇光说,地球上有大气、人造光源等因素的遮挡或干扰,使得星光更弱,还会“一闪一闪”,肉眼可见的星星数量也更少。太空中,由于没有大气阻隔或遮挡,航天员观赏到的星星有3个特点:闪烁少、更清晰明亮、数量更多。

平劲松也表示,太空是真空的,不存在大气湍流,所以星星不会“眨眼睛”,只有繁星点点,没有群星闪烁。也因此,不论是恒星、行星或月球的周围都不会出现晕或者晕环,星星也就更加透亮。

太空行走历史中的特殊瞬间

我国神舟十四号航天员的出舱活动,引起了广泛热议。航天员“行走”于宇宙空间,总是能让人心潮澎湃。然而事实上,从1965年至今,人类已经完成了400余次太空行走,无数宇航员都为了探索宇宙,迈出了自己勇敢的步伐。

在这悠久的太空行走历史中,总有那么几次特殊的经历,值得回忆。

1965年:

人类第一次太空行走

1965年3月18日,苏联宇航员阿列克谢·列昂诺夫穿着白色宇航服,第一次离开飞船密封舱,系着安全绳在离飞船5.3米处活动了10分钟左右,成为了人类历史上首位太空行走的宇航员。出舱后的列昂诺夫开始在太空中欢腾起来,他翻了几个跟头,又移动了几件飞船外部的物体,并冲着摄像机摆出了各种造型。

不过后来,列昂诺夫的航天服因气压差问题出现膨胀,让他险些无法返回舱内。幸好他果断地调低了生命保障系统的气压,头朝前、拼命旋转身体才安全返回。

尽管如此,这仍然是一次别开生面的太空行走。它揭开了人类探索宇宙史上新的一页,证明人类不仅可以在飞船内完成太空探索任务,而且可以在飞船舱外活动和工作。这对于未来航天器的安装以及舱外设备故障的排除等都具有重要实践意义。

1984年:

首次无系绳“离家出走”

最炫酷的太空行走方式,是宇航员借助载人机动装置,像“阿童木”一样飞行。

1984年2月7日,美国宇航员布鲁斯·麦坎德利斯不系安全带,背负一套价值3000万美元、重111公斤的载人机动装置——“喷气背包”,以每秒10厘米的速度进入太空,飞出了近百米,完成了人类历史上首次无系绳太空行走。

此类装置最早出现在美国“双子星座”飞船上,为手提式,共有3个喷嘴,2个朝后1个朝前。不过该装置并非用于飞来飞去地“耍酷”,它的主要作用是帮助宇航员在紧急情况下快速返回气闸舱。

麦坎德利斯所用的“背包”昂贵且笨重,因而美国后来又研制了新一代载人机动装置,价值700万美元,体积更小,装有24个喷气设备,可作6个自由度的机动控制,最大速度为每秒3米,工作时间为13分钟。宇航员可通过航天服前面的开关控制喷气,实现各个方向的移动。该装置目前已用于国际空间站的组装、维修和救援。

2001年:

创下单次太空行走最长时间纪录

到目前为止,单次时长最久的舱外作业诞生于美国“发现者”号执行任务期间。2001年3月11日,当时正值国际空间站建造初期,美国宇航员苏珊·赫尔姆斯和吉姆·沃斯在舱外连续作业8小时56分钟,创下了单次太空行走的最长时间纪录。

单次太空行走时长的决定因素,除了任务需求、宇航员耐力之外,最主要是舱外航天服呼吸系统的支持时间。一般来说,舱外航天服携带的氧气就只能供宇航员呼吸八九个小时,算上备份的冗余时间,供宇航员太空行走所用的氧气只能维持6到8个小时。而出舱活动任务往往很复杂,所以才需要进行数次太空行走,来完成一项任务目标。

2008年:

中国人首次完成太空行走

2008年9月27日,神舟七号航天员翟志刚身穿中国研制的“飞天”舱外航天服,探出轨道舱,一手抓住舷梯,一手向镜头致意,完成了中国人的首次太空行走,成为世界上第354个出舱活动的航天员。这是中国人首次出舱,标志着中国成为继美俄后第三个独立掌握空间出舱技术的国家。

太空行走主要有3种方式,按照动作可简单分为“爬”“站”“飞”。最常见的方式,是宇航员借助航天器表面的扶手,像攀岩一样爬行。

太空中的翟志刚用两只手交替抓着飞船舱外的扶手,支持身体缓缓移动。而他一只手抓紧扶手,另一只手挥舞五星红旗,也成为了中国航天历史上的经典画面。


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