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中國女航天員首次出艙!王亞平背后太空為何看不到星星,一片黑暗?

2021-11-08  火星科普

神舟十三號的三位航天員翟志剛、王亞平與葉光富,進入中國空間站已有三周多的時間。經過一系列準備,翟志剛和王亞平身著艙外航天服,相繼成功出艙,進行太空行走任務,葉光富駐留在空間站內。

作為神舟十三號飛行乘組中的唯一女航天員,兩度上太空的王亞平實現了多個首次。她不但是第一位進入中國空間站的女航天員,也是第一位進行太空行走的女航天員。王亞平在太空中英姿颯爽地漫步,場面蔚為震撼。

王亞平在出艙時,耀眼的太陽光從她背后照射過來。當她在太空中漫步時,我們還能看到位于她背后的蔚藍地球。除了太陽和地球之外,王亞平背后的天空一片黑暗,看不到任何星星。

有人可能會覺得看不到星星不是正常的嘛,因為有太陽啊,我們在地球上的大白天不都是看不到星星的?但其實不是這樣的。在地球上的白天,太陽光照射過來,經過地球大氣層時,光線被大氣中的分子、微粒朝著四面八方散射,整個天空會被照亮,淹沒微弱的星光,所以我們看不到星星。到了夜晚,沒有太陽光照亮天空,我們就能看到那些暗淡的星星。

但在太空中,沒有大氣散射,太陽光都是沿著直線傳播,太空不會被照亮。在黑暗的太空中,星光不會被太陽光遮擋,所以即便有太陽的存在,在太空中也應該可以看到滿天繁星。然而,航天員背后的天空中卻沒有一顆星星,這是為什么呢?

無論是之前的神舟十二號,還是更早之前的神舟七號,出艙畫面的背景天空都是黑的。另外,此前的嫦娥三號、四號和五號在沒有大氣的月球表面上拍攝到的天空,也都是沒有星星。

但理論上,太空中確實應該能看到星星,即便是處在陽照區。事實上,翟志剛早就印證了這一點。當年,翟志剛在神舟七號第一次出艙時,他被眼前壯美的宇宙景象所震撼到了。

除了看到懸在空中的飛船和地球,翟志剛看到了清澈透明、一眼望不到底的星空,黑暗的太空中布滿繁星。由于太空中沒有大氣和人造光源的干擾,航天員僅憑肉眼,就能看到比地球上多得多的星星。

之所以有關航天員的照片或者視頻中看不到星星,其原因在于相機的曝光問題。在太空中,太陽光照射過來十分耀眼,物體會被照得很亮。為了拍攝到正常的航天員畫面,需要縮小相機的曝光時間和光圈,盡量減少進光量。

由于相機的進光量少了,暗淡的星光就無法在相機中顯示出來,所以也就看不到任何星星。如果要拍到星星,需要增大相機的曝光時間和光圈,這時航天員、航天器就會出現過曝光的狀態,看起來是白茫茫的一片。

這種現象也可以在地球上簡單驗證一下。筆者用天文望遠鏡拍攝了月球,以兩種進光量分別拍攝了如下的對比圖:

左邊這張圖的進光量較小,月球正常曝光,我們可以看到月球的細節,但背景天空是完全黑的,沒有一顆星星。右邊這種圖的進光量較大,月球過曝光,白茫茫一片,但這時可以看到背景天空中的星星。

神舟十三號的兩位航天員已經完成了6.5小時的太空行走任務,成功安裝機械臂級聯裝置,為打造強大的空間站機械臂奠定堅實基礎。按照計劃,神舟十三號會進行兩到三次的艙外活動。在翟志剛出艙時,葉光富表示:“我下次出艙,感覺良好”,讓我們一起期待葉光富的首次太空行走任務。

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