從地面拍中國(guó)空間站“十二變”

文浦東

劉博洋

他從地面拍攝中國(guó)空間站影像，常常帶著兩大箱設(shè)備趕往拍攝地，等待中國(guó)空間站劃過(guò)夜空的那幾分鐘。中國(guó)空間站航天員乘組輪換時(shí)，已經(jīng)歷了十二種不同構(gòu)型，而這十二種不同構(gòu)型都被他一一抓拍下來(lái)，他就是天體物理學(xué)博士、天文攝影師劉博洋。

和星空有個(gè)約會(huì)

劉博洋從小喜歡看星星，喜歡做星星和月亮有關(guān)的夢(mèng)。上小學(xué)前，父母帶他參觀了眾多博物館，他對(duì)天文館情有獨(dú)鐘。父母發(fā)現(xiàn)他這一愛(ài)好后，便買(mǎi)了一臺(tái)入門(mén)級(jí)望遠(yuǎn)鏡送給他。

劉博洋十分珍惜，對(duì)天文的興趣越來(lái)越濃。到了中學(xué)時(shí)期，他加入學(xué)校的天文社團(tuán)，還當(dāng)上了社團(tuán)技術(shù)部部長(zhǎng)。社團(tuán)技術(shù)部是一個(gè)需要給其他社員講課的部門(mén)。為了講好課，他惡補(bǔ)了很多天文學(xué)科普書(shū)籍，慢慢積累起很多天文學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)。

天文社的“鎮(zhèn)社之寶”是學(xué)校唯一一臺(tái)大口徑反射式望遠(yuǎn)鏡，和社員一起外出觀測(cè)時(shí)，劉博洋第一次有了野外觀星的體驗(yàn)。透過(guò)望遠(yuǎn)鏡，璀璨的銀河撲面而來(lái)，無(wú)垠的宇宙、無(wú)數(shù)的星河，以及無(wú)限的未知，更加驅(qū)動(dòng)著他的好奇。

2007 年高考時(shí)，劉博洋堅(jiān)定地選了天文學(xué)專業(yè)。恰逢北大物理學(xué)院天文系因生源不足而恢復(fù)單獨(dú)招生，劉博洋有幸成為第一批學(xué)生，他說(shuō)：“天文學(xué)讓我能用一些很基本的物理和數(shù)學(xué)知識(shí)去理解一些看起來(lái)非常復(fù)雜的天文現(xiàn)象，這是一種科學(xué)的、簡(jiǎn)潔的、深刻的美。學(xué)習(xí)天文學(xué)的過(guò)程讓我能夠獲得一種對(duì)世界本質(zhì)的洞察力?！?/p>

大一下學(xué)期，劉博洋憑借扎實(shí)的天文學(xué)基礎(chǔ)拿到了最高分，但在高手如云的北大，他的優(yōu)勢(shì)并沒(méi)有保留太久。北大天文系不僅開(kāi)設(shè)天文學(xué)課程，還在物理、數(shù)學(xué)和計(jì)算機(jī)專業(yè)水平上對(duì)學(xué)生有著極高的要求。劉博洋在大部分?jǐn)?shù)學(xué)和物理類課程上都學(xué)得很吃力。他意識(shí)到自己需要更清晰地找到自身優(yōu)勢(shì)，走出適合自己的路。

劉博洋大三時(shí)休學(xué)一年，一是補(bǔ)課業(yè)成績(jī)，二是籌辦全國(guó)天文社團(tuán)發(fā)展論壇，把全國(guó)高校天文社團(tuán)的骨干聚攏在一起，成為“播撒星星”的人。直到現(xiàn)在，中國(guó)天文科普圈的同行中，有很多依舊是當(dāng)年那幫社團(tuán)活動(dòng)中最活躍的人。

本科畢業(yè)后，劉博洋去了中國(guó)科學(xué)院國(guó)家天文臺(tái)攻讀碩士學(xué)位，后來(lái)又去往澳大利亞的西澳大學(xué)攻讀博士學(xué)位。學(xué)成歸來(lái)后，他成為一名天文科普創(chuàng)作者與天文攝影師。

拍到最高清的中國(guó)空間站

2020 年，還在西澳大學(xué)讀博的劉博洋驚訝于國(guó)外的攝影師能夠在地面拍出國(guó)際空間站的精細(xì)影像，作為一名天體物理學(xué)的專業(yè)學(xué)生和天文攝影的忠實(shí)愛(ài)好者，他暗下決心也要拍出這樣的照片。

劉博洋拍攝中國(guó)空間站的計(jì)劃始于2022 年3 月。2022年是中國(guó)空間站全面建成的關(guān)鍵之年。5 月上旬，天舟四號(hào)貨運(yùn)飛船成功發(fā)射，中國(guó)空間站迎來(lái)在軌建造階段。從天舟四號(hào)貨運(yùn)飛船到神舟十四號(hào)載人飛船，再到空間站問(wèn)天實(shí)驗(yàn)艙、夢(mèng)天實(shí)驗(yàn)艙，以及天舟五號(hào)貨運(yùn)飛船和神舟十五號(hào)載人飛船，伴隨每一次發(fā)射任務(wù)而來(lái)的，是中國(guó)空間站構(gòu)型在不斷變化。這期間，每個(gè)月甚至每一天，中國(guó)空間站的形態(tài)都可能不一樣。劉博洋說(shuō)：“這是特別值得記錄的歷史性時(shí)刻?！?/p>

從地面拍攝太空中的運(yùn)動(dòng)物體，絕非按動(dòng)快門(mén)那樣簡(jiǎn)單?？臻g站每92 分鐘就可以繞地球一圈，過(guò)境時(shí)的移動(dòng)速度高達(dá)每秒7.68 公里，相當(dāng)于手槍子彈出膛速度的20 倍。

傳統(tǒng)的“凌日凌月”拍攝方式是找到太陽(yáng)或月亮等顯著標(biāo)志物，在天空中標(biāo)記空間站經(jīng)過(guò)的位置，在它經(jīng)過(guò)的瞬間抓拍。但在不到半秒的時(shí)間內(nèi)，由于大氣抖動(dòng)等因素，大概率很難拍到清晰的高質(zhì)量畫(huà)面。要想突破就必須找到能夠?qū)崿F(xiàn)光學(xué)跟蹤的軟件，控制望遠(yuǎn)鏡跟蹤拍攝。劉博洋不想錯(cuò)過(guò)記錄中國(guó)空間站“從小到大”成長(zhǎng)軌跡的最佳階段，便自己編程，開(kāi)發(fā)出光學(xué)跟蹤程序。嘗試、失敗，再嘗試、再失敗……2022 年4 月3 日晚上，劉博洋成功抓拍到了運(yùn)動(dòng)中的國(guó)際空間站。這種高精度跟蹤持續(xù)了120秒，完整記錄了國(guó)際空間站從接近到遠(yuǎn)離的全過(guò)程。

4 月19 日，中國(guó)空間站過(guò)境河北、山東一線，劉博洋和伙伴們驅(qū)車(chē)三個(gè)小時(shí)趕到河北。在衡水郊外，從晚上八點(diǎn)等到第二天早上四點(diǎn)，終于等到劃過(guò)夜空的中國(guó)空間站，劉博洋使用自主開(kāi)發(fā)的光學(xué)跟蹤程序，成功捕捉到清晰的中國(guó)空間站特寫(xiě)影像，成為國(guó)內(nèi)采用該技術(shù)拍攝到高清中國(guó)空間站的第一人。

之后，在北京、海南、陜西、廣東、甘肅、江西等地，劉博洋啟動(dòng)了“逐天模式”。2022 年8 月1 日，中國(guó)空間站即將從北京的上空過(guò)境，這次它又多了一個(gè)新艙段——問(wèn)天實(shí)驗(yàn)艙。劉博洋準(zhǔn)備在家附近的停車(chē)場(chǎng)拍，不料當(dāng)晚起了云。天氣預(yù)報(bào)顯示北京城南云量稍少，但此時(shí)距離空間站過(guò)境只剩下兩小時(shí)。劉博洋決定碰碰運(yùn)氣。他用最快速度前往大興區(qū)，找到一個(gè)駕校門(mén)口的空曠位置，只用一個(gè)小時(shí)就完成了望遠(yuǎn)鏡搭建。當(dāng)他看著鏡頭里一個(gè)核心艙加一個(gè)天舟組成的很小的“十”字形，突然多了一個(gè)特別大的艙段，而且問(wèn)天太陽(yáng)翼一下展開(kāi)五十幾米，變成一個(gè)“土”字形，心情非常激動(dòng)。

隨著每一次發(fā)射任務(wù)的完成，中國(guó)空間站不斷改變著構(gòu)型，而在地面，能觀測(cè)并拍攝中國(guó)空間站過(guò)境的條件十分有限，甚至某種新構(gòu)型的拍攝機(jī)會(huì)只有一兩次。為了不錯(cuò)過(guò)良機(jī)，劉博洋自費(fèi)輾轉(zhuǎn)多地，他常常帶著兩大箱設(shè)備趕往拍攝地，等待中國(guó)空間站劃過(guò)夜空的那幾分鐘。

這一年里，劉博洋追逐空間站六十三次，成功拍攝三十四次，行經(jīng)十七個(gè)城市，航程超過(guò)五萬(wàn)公里。

把星辰故事講給更多人

要想與日月星辰對(duì)話，熬夜是必修課，受凍挨餓也是家常便飯。為了拍攝中國(guó)空間站，劉博洋去過(guò)荒漠，上過(guò)高原，甚至差點(diǎn)在沒(méi)有信號(hào)的野外迷路。這些辛苦在劉博洋看來(lái)根本不算什么，“我是在做一件好玩的事，而且在得到樂(lè)趣的同時(shí)進(jìn)行了天文科普。”

記錄空間站的同時(shí)，劉博洋還將拍攝空間站的過(guò)程記錄下來(lái)，發(fā)布在社交賬號(hào)，他自稱天文老博士，同時(shí)將自己的內(nèi)容戲稱為“天文八卦學(xué)”。越來(lái)越多的人透過(guò)他的望遠(yuǎn)鏡看向了太空，看清了中國(guó)人自己的“太空家園”。他的鏡頭是民間描繪中國(guó)空間站銀色輪廓的“初印象”，也是聚焦中國(guó)空間站與浩瀚蒼穹對(duì)話的新窗口。

2023 年春節(jié)，有名小學(xué)生給劉博洋寫(xiě)信，說(shuō)看了拍攝空間站的相關(guān)視頻，他喜歡上了星空，喜歡上了天文。這讓劉博洋投身天文科普事業(yè)有了更大的動(dòng)力。

對(duì)于未來(lái)，劉博洋有著清晰的規(guī)劃，除了做好天文科普，他還在積極籌劃建設(shè)自己的天文臺(tái)。接下來(lái)，他還將參與北京大學(xué)“6-8 米口徑成長(zhǎng)型通用光學(xué)望遠(yuǎn)鏡”項(xiàng)目，把星辰故事講給更多人聽(tīng)。