神州十八号宇宙级产品！在轨道上拍摄地球美景，宇航员是怎样拍摄的？

世界摄影日是全世界摄影师和摄影师的节日。在每年的世界摄影日，我们都会欣赏摄影师拍摄的美丽照片。2024 2008年世界摄影日，我们有幸欣赏到了太空摄影师的“空间站大片”。

这位太空摄像师是叶光富，神舟18号载人飞船指令很长。他通过空间站的舷窗捕捉到了地球耀眼的美景，超乎想象的“空间站大片”震撼袭来。当我们欣赏美丽的太空时，我们会想，拍这样的照片需要什么条件？

空间站舷窗：观看太空中的“窗户”

如果要在空间站“出片”，第一，你需要一个优秀的观景窗口。这是一个舷窗，舷窗是指具有水密性或密封性能的圆形或特定形状的窗户，具有通风、采光和欣赏功能。

在空间站，舷窗不仅是宇航员欣赏地球美景的窗口，也是观察宇航员工作状态、进行科学实验、确保宇航员安全的关键设施。这种类似于汽车挡风玻璃的窗口为宇航员“制作电影”提供了前提。

玻璃越来越亮，照片越来越清晰。

舷窗作为观察外部窗口，首先要有高清晰度。如果把中国宇航员在太空拍摄的照片进行对比，不难看出，宇航员拍摄的照片从神舟五号到天宫空间站的清晰度越来越高，背后离不开透明的舷窗。

开车的朋友会有这样的经历，长时间开车会在挡风玻璃上产生很多污垢，这在很大程度上影响了我们对外界清晰度的观察。舷窗也是如此，尤其是在外太空高能颗粒的冲击和摩擦下，表面容易被划伤。

关于这一问题，上海硅酸盐研究所在中国科学院开发了一种高科技防污染涂层，这种涂层就像一层隐形护甲，保护舷窗免受宇宙尘埃和粒子的侵害，确保航天器的“慧眼”永远清澈明亮。这项技术为宇航员提供了极好的观看体验，能清晰地欣赏到地球佳园的美景。

什么高科技材料构成了空间站舷窗？

空间站在地球周围以椭圆形轨道运动，周期性进入地球阴影区和日照区。这种快速的位置变化导致空间站温度波动很大，最大温差可以超过 200 ℃。

众所周知，如果放热水的玻璃立即放入冷水中，玻璃会有爆裂的风险，空间站的舷窗玻璃也是如此。一般来说，玻璃很难承受这么大的温差。那么，什么材料可以承担这个“重任”呢？

熔化二氧化硅玻璃又称熔化石英玻璃，是一种特殊的高科技材料。玻璃在制备过程中会经历千度高温，热膨胀系数极低，可以在极端高低温环境下保持结构稳定。此外，这种玻璃强度高，可以抵抗高速飞行的空间碎片碰撞，强度远高于防爆玻璃。

这种高科技材料制造的空间站舷窗成本很高，中国天宫空间站不止一个。据报道，天宫空间站的核心舱睡眠区和问天舱睡眠区都有这样的舷窗。随着空间站建设的不断完善，中国宇航员的“天景房”将增加更多的观景窗口，以满足更全面的观察需求。

飞行姿势稳定，特殊的“防抖”技术

在中国，天宫空间站飞行姿势的稳定也是宇航员“出片”的一个重要因素。控制力矩陀螺是控制空间站姿态的关键设备，它利用高速旋转的飞轮获得角动量，并通过改变角动量方向向外输出扭矩，从而实现对空间站姿态的精确控制。

这项技术曾经是中国航天技术的“绊脚石”。为了突破核心技术被国外封锁的问题，中国宇航员开发了集精度高、响应快、寿命长、可靠性高于一体的控制扭矩陀螺系统，为拍摄舷窗大片提供了基本保障。

“出片”利器：超高清摄像头阵型先进

满足以上所有条件后，可以在太空拍照吗？等一下，一切都准备好了，只欠“东风”！而这个“东风”就是先进的摄影设备。近年来，摄影技术发展迅速，甚至手机的摄影像素也能轻松达到几千万甚至上亿。拍月亮已经成为各大主流摄影设备的必备技能。

先进的超高清摄像头阵型，可轻松拍摄超过1亿级像素的图像，并保持丰富的细节和丰满的色彩，再加上摄像头内置的自适应光学系统，可实时补偿空间站轻微振动引起的空气扰动和图像模糊，推动空间站“出片”不再困难。

随着航天技术的快速发展和技术的不断发展，我们对地球的了解越来越深。这些高科技成果不仅见证了地球的壮丽和奇妙，也激发了人类对未知世界的无限好奇和探索欲望。未来，期待更多震撼人心的“空间站大片”的诞生，共同见证人类航天事业的辉煌篇章！

参考文献

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[ 2 ] Margiotta D V , Peters W C , Straka S A ,et al.The Lotus coating for space exploration - A dust mitigation tool [ J ] .Proceedings of SPIE - The International Society for Optical Engineering, 2010.

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作者丨石畅 物理学博士

制片人|中国科普博览会

董娜娜负责编辑

审校丨徐来 林林

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