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遥远的凝望:再入返回飞行试验器地月L2点成像小记

日期:2015-1-21 17:52:40 人气:6 加入收藏

       再入返回飞行试验器服务舱于2014年11月27日进入周期约14天的地月L2点环绕轨道,飞行约三圈后于2015年1月4日进行了地月L2点逃逸机动,开始了她第二段月球之旅。在整个地月L2点环绕期间,她数次回眸凝望,传回了8次地月合影照片,将自己的精彩旅程与我们分享。

  这8次地月合影拍摄均由服务舱携带的技术试验相机完成,这台相机的重量不到250g,体积约为2个火柴盒大小,其重量和体积较比之前所使用的相机大大降低,这在以高可靠性和强环境适应性为基本要求的航天用CMOS相机中,可以说是节省重量资源的“先进代表”了。

  这次地月合影“8连拍”,展现出了地月L2点环绕轨道的全貌,并且兼具一定的美感,展现在人们眼前的这些精美图片的总策划者是航天科技集团五院的“太空摄影师”们。

  剧本是成功的基础。设计师们早已开发完成了服务舱上相机成像的仿真软件,用这个软件对全部拍照过程进行了1:1的模拟。结合提前拿到的飞行轨道数据、地球和月球的光照条件、地面测控站可以支持的时机等一系列约束条件进行分析,在时间跨度长达14天的时间里,设计师们精心挑选了8-10个拍摄机会,再对每次拍照的时机、姿态、光照条件进行模拟,把这些模拟效果合成后反复比较,最终选择了其中8幅图片所形成的拍摄时机点的实施方案,这样,原始的剧本才算完成了。

  有了剧本,拍摄也同样是重头戏。首先需要做的是拍照姿态的精确控制,在8幅图片中,地球北极在画面中均是严格向上的,只有这样,才能保证画面中月球和地球关系的正确性,拍摄出月球环绕地球运动的系列照片。为了做到这一点,每次拍摄前和拍摄后,服务舱都需要进行精确的调姿,拍照时的姿态稳定度更是达到了千分之一度/秒量级。

  其次需要考虑的自然是摄影师们最关注的光照情况。要保证地球、月球在画面中亮度合适、细节清晰,相机拍照曝光时间的选取既不能太低,也不能太高。太低,拍出来的图片一片黑乎乎,什么也看不清;太高,则有可能因为曝光过度,连地球和月球的细节都无法分辨。与此同时,拍摄任务持续整个14天的轨道周期,月球绕地球公转所带来的阴晴圆缺也会对曝光时间的计算造成极大的影响,甚至后面的几次拍照不得不逆光拍摄。为此,“太空摄影师”们对曝光时间进行了精确计算,并且在拍照过程中,每次拍摄都要根据之前的拍摄效果,进行反复推敲,确定下一次拍照的各种参数。通过精确的分析计算,得到的拍照时间都精确到0.1毫秒。

  这8张地月合影,单单从某一张照片来说,可能都并不怎么惊艳,但只要连起来播放,便能给观看者们展现出地月L2点环绕轨道的全貌。想象一下,当观看者们成为飞行试验器的驾驶员,在浩渺的宇宙中,以第一视角观看着地月之间的物换星移、阴晴圆缺,就能理解这一系列照片所展示的效果。

  这一系列地月合影展示了服务舱在地月L2点的环绕轨道的形状特点和轨道特性,同时也是人类历史上第一幅来自地月L2点的摄影作品,是一张既有技术含量、又能给予人们无穷想象空间的摄影佳作。

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