今天小編分享的科學經驗：神州十八号宇宙級出品！在軌拍攝地球美景，航天員怎麼拍出來的？，歡迎閲讀。
世界攝影日是全世界攝影師及攝影愛好者的節日，在每年的世界攝影日，我們都會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号 拍攝 / 航天員葉光富
窗外藍星。圖片來源：中國載人航天微信公眾号 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号 拍攝 / 航天員葉光富
這位太空攝影師是葉光富，神舟十八号載人飛船指令長。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，我們會想，拍攝這樣的照片需要哪些條件呢？
空間站舷窗：觀看太空的 " 窗户 "
要想在空間站 " 出片 "，首先你需要一個絕佳的觀景視窗。這個觀景視窗便是舷窗，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、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視窗，更是觀測航天器運行狀态、進行科學實驗和保障航天員安全的關鍵設施，這種類似于汽車擋風玻璃的視窗，為航天員的 " 出片 " 提供了先決條件。
空間站舷窗。圖片來源：圖蟲創意
玻璃越來越亮，照片越來越清晰
舷窗作為觀察外界的視窗，首先要具有高清晰度。如果将中國航天員在太空拍攝的照片放在一起對比，不難發現，從神舟五号到天宮空間站，航天員拍攝的照片清晰度越來越高，這背後離不開透亮的舷窗。
開車的朋友都會有這樣的經歷，長時間行車會在擋風玻璃上出現很多污漬，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，特别是在外太空中高能粒子的衝擊和摩擦下，表面很容易被刮花。
針對這個問題，中國科學院上海硅酸鹽研究所研發了一種高科技防污染塗層，該塗層猶如一層隐形的護盾，保護舷窗免受宇宙塵埃與粒子的侵擾，确保航天器的 " 慧眼 " 始終清澈明亮。該項技術為航天員提供了絕佳的觀看體驗，可以清晰地領略地球家園的絕美風光。
空間站舷窗由什麼高科技材質組成？
空間站在近地區網域以橢圓形軌道繞地球運動，周期性地進入地球陰影區和日照區。這種快速的位置變化導致了空間站巨大的温度波動，最大温差可超過 200 ℃。
我們知道，如果給盛裝熱水的玻璃杯立即裝入冷水，玻璃杯會有爆裂風險，空間站的舷窗玻璃也是一樣，普通玻璃很難耐受如此大的温差。那麼，什麼材質才能受此 " 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。該玻璃在制備過程中會經歷上千度的高温，具有極低的熱膨脹系數，能夠在極端的高低温環境中保持結構的穩定。此外，該類玻璃還具有極高的強度，能夠抵御高速飛行的太空碎片撞擊，其強度遠高于防彈玻璃。
這種高科技材料制造的空間站舷窗造價不菲，這樣的舷窗在中國的天宮空間站可不止一個。據報道，天宮空間站的核心艙睡眠區、問天艙睡眠區等區網域都有這樣的舷窗，并且随着空間站建設的不斷完善，中國航天員的 " 天景房 " 還會增加更多的觀景視窗，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：圖蟲創意
穩定的飛行姿态，特殊的 " 防抖 " 技術
中國天宮空間站飛行姿态的穩定也是航天員 " 出片 " 的關鍵因素。控制力矩陀螺是空間站姿态控制的關鍵設備，它利用高速旋轉的飛輪獲得角動量，并通過改變角動量方向對外輸出力矩，從而實現對空間站姿态的精确控制。
陀螺儀。圖片來源：圖蟲創意
該技術曾是中國航天技術的 " 攔路虎 "，為突破核心技術被國外封鎖的難題，中國航天人經過不懈努力，研發出集精度高、響應快、壽命長、可靠性高等優點于一體的控制力矩陀螺系統，為舷窗大片的拍攝提供了基礎保障。
" 出片 " 利器：先進的超高清相機陣列
當以上條件均滿足後，是不是就可以在太空拍照了呢？稍等，萬事俱備，只欠 " 東風 "！而這個 " 東風 " 便是先進的拍照設備。近年來，拍照技術的發展可謂是突飛猛進，就連手機的拍照像素就可以很輕松地達到幾千萬甚至上億，拍月亮也成了各大主流攝影設備的必備技能。
先進的超高清相機陣列，能夠很輕松地拍攝出超過億級像素的影像，并且保持豐富的細節和飽滿的色彩，再加上相機内置的自适應光學系統，可以實時補償大氣擾動和空間站輕微振動造成的影像模糊，使得空間站 " 出片 " 不再是難事。
随着航天技術的飛速發展和科技的不斷進步，我們對地球的了解也越來越深。這些高科技技術成果不僅讓我們見證了地球的壯麗與神奇，更激發了人類對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的輝煌篇章！
參考文獻
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