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天體物理學博士劉博洋:跟拍天宮十二變

“天文科普除了科普‘知識’,更要科普‘精神’。我想把挑戰自我、探索未知的精神傳達給更多人。” ——劉博洋

今年,90後小夥劉博洋火了。

從4月開始,這位年輕的天體物理學博士,自編光學跟蹤程式,輾轉全國十多個城市,50多次拍攝中國空間站,拍到極為珍貴的民間影像,完整記錄了“天宮”從“一”字型、“土”字型、L型再到T型的變化過程。他也成為國內採用光學跟蹤技術拍攝到高畫質中國空間站影像的第一人。

從地面拍攝幾百公里高空的中國空間站,許多人想都不敢想。

前些年在國外讀博時,劉博洋開始鑽研天文攝影,他曾前往世界多地拍下絕美星空。當時,國外天文攝影者拍出國際空間站的精細影像,讓他羨慕不已。

2021年4月29日,天和核心艙發射入軌,標誌著中國空間站的建設正式開啟。劉博洋意識到,2022年將是中國空間站建設最為密集的一年,每個月,甚至每一天的形態都可能不一樣。已回到國內的劉博洋不能再等了,他想拍下中國空間站建設成長的全過程。

今年3月,劉博洋開始了這項“大工程”。

首先要解決軟體問題。市場上沒有成熟的軟體,打聽到國內一家廠商正在開發空間站跟拍軟體,但要價上萬元,劉博洋放棄了。

3月18日,劉博洋決定自己寫程式碼,自己開發軟體。怎麼用電腦把指令傳送到望遠鏡?怎麼讓望遠鏡動起來而且按指定軌跡運動?3天后,劉博洋完成了第一版程式:讓望遠鏡按照預先計算的軌跡粗略跟蹤,同時再用遊戲手柄對望遠鏡指向進行手動微調。他在空間站過境時做了第一次嘗試,但因為望遠鏡指向錯誤,啥也沒拍到。

“這種方法從原理上來說就不夠可靠。既然望遠鏡不能嚴格按照預先算出的空間站軌跡走,那空間站走到哪兒,我就追到哪兒。”劉博洋的“光學識別跟蹤”拍攝法由此而來——改寫程式讓尋星鏡能自動識別出空間站,從而實現捕獲、跟蹤、拍攝。

兩天後,第二次戶外試驗,尋星鏡未能捕獲目標。之後又進行了三次戶外拍攝,均以失敗告終。但在試錯中,演算法得到修正和完善。第17天,4月2日,劉博洋自編的程式拍攝到了400公里外國際空間站細節。

4月19日,中國空間站過境河北和山東一線。劉博洋驅車3個多小時來到河北衡水郊外,在凌晨4點多等來了中國空間站。

漆黑的夜空中,空間站以近每秒8公里的速度從空中劃過,尋星鏡捕獲到了這一光點,赤道儀應聲而動,望遠鏡緊緊跟住,中國空間站穩穩地出現在了劉博洋的螢幕中央,此時天舟三號對接在天和核心艙的後向對介面,天和核心艙的節點艙、柔性太陽翼機械臂等全都清晰可見。

“我真的幹成了!”那一刻,激動和快樂無法言喻。

從那之後,劉博洋追逐“天宮”的腳步再也沒有停下。4月21日、5月16日、6月12日、7月20日、8月1日、10月18日、11月3日、11月7日、11月10日、12月3日,他又拍到了從“一”型、L型到T型、“3D十字”型等十多種不同構型的“天宮”。

8月1日,中國空間站即將過境北京,劉博洋準備就在家對面的停車場拍,可當晚起了雲。天氣預報說北京城南雲量稍少,劉博洋立即收起裝置,打車往大興跑。來不及挑地方,他直接在馬路邊架起了裝置。幸運的是,雖然天空透明度不佳但是大氣層穩定,他拍到了清晰的“土”字型高畫質照片。

空間站過境時間不固定,晝伏夜出成為常態。有時候為了抓捕一個構型,劉博洋需要驅車數小時。11月7日,劉博洋在江蘇宿遷拍到了中國空間站的大T構型。為了趕回北京拍攝11月10日的過境,在買不到機票、坐火車也來不及的情況下,劉博洋和同事們花了3000多元,坐了一輛貨拉拉連夜回京。“這是一次特別的體驗。”劉博洋笑了笑,拍攝中國空間站都是個人興趣所在,他沒有算過花了多少錢。

50多次拍攝,每次都不是輕裝上陣。以大部分時候用的11寸口徑望遠鏡為例,赤道儀、尋星鏡、三腳架、電腦、手柄等各種裝置加起來,超過100公斤,現在望遠鏡升級為14寸,裝置重量更是加倍。

對於這些,劉博洋覺得沒什麼。“我是在做一件好玩的事,而且在自己得到樂趣的同時實現了天文科普。”他還記得,一位瀋陽的程式設計師此前一直在嘗試開發跟拍軟體,長時間沒有突破,跟劉博洋交流後,糾正了軟體中的問題,很快也拍到了。

“我們的科普既要科普‘知識’,也要科普‘精神’。我把自己拍攝空間站的過程呈現出來,希望讓更多人相信自己、敢於挑戰。”劉博洋說。

11月29日晚,神舟十五號發射成功,次日對接在天和核心艙的前向對介面,這是中國空間站自今年4月中旬以來的第十一種構型,劉博洋給它起名“3D十字”。12月3日,他在北京霍營附近拍到了這個年度最大構型。

眼下,神舟十四號離軌。神舟十五號將有一段時間在前向對介面,跟神舟十四號在徑向對介面的時候不一樣,這是第十二種構型,即“2D十字”。劉博洋每天都在等待機會,再留下一張清晰影像。到時,他的“大工程”也即將收官,空間站從最小構型到完全體的成長曆程都將被記錄下來。

“但這只是中國空間站建設的第一期,我會一直拍下去。”劉博洋說。

(原標題:

跟拍天宮十二變

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