廣闊的太空中,有一個身影正在默默地前行,在未來的日子里,它將實施小行星2016HO3伴飛、取樣、返回和主帶彗星311P伴飛探測等多項任務。相信大家已經猜到了,是的,它就是我國近期發射的天問二號探測器。
自從2025年5月29日發射升空以來,天問二號一切順利,目前它已經飛到了距離地球300萬公里之外,為了保障在距離太陽約3.75億千米的主帶彗星開展探測的供電需求,科學家為其研發配置了一種圓形柔性太陽翼,可以將來自太陽的能量源源不斷地轉化為電能。
6月6日,天問二號從遠方傳回了照片,從中可以看到,它的太陽翼已經順利展開。相信細心的人可能很快就會發現,這張照片還暴露出了真實的宇宙景象——從照片上來看,那是一片深不見底的黑暗。
然而在NASA發布的很多宇宙照片中,我們看到的是各式各樣的色彩斑斕,這樣的情況不免會令人產生疑惑,難道是我們被NASA騙了嗎?其實并沒有。在這兩種畫面之間,并不存在誰真誰假的問題,下面我們就來具體了解一下。
天問二號拍到的那片黑暗,最主要的原因就是太空本身就是個近乎完美的真空。太陽是太陽系中最強大的光源,我們在地球上之所以能看到藍天白云,是因為大氣層里有大量的氣體分子和塵埃,當太陽光穿過大氣層時,這些分子和塵埃會把光線散射開來,正是這種散射,讓我們的天空顯得亮堂堂的。
可太空里呢?那里幾乎什么都沒有,太陽光沒了散射的介質,就只會沿著直線傳播,所以在太空中拍照時,如果鏡頭中沒有發光或反光的物體,那拍到的背景就是純黑。
但問題是,宇宙里不是有無數恒星在發光嗎?沒錯,恒星確實多到數不清,但它們距離我們實在是太遙遠了,這就導致了它們發出的光線抵達我們這里時,已經非常微弱,根本就無法與太陽光相比。
天問二號傳回的照片中的所見部分,其實就是因為其反射的太陽光,與之相比,背景中的那些星光卻遠遠不如。所以這就迎來了一個曝光的問題,具體來講就是,拍攝圖像時的曝光參數必須根據畫面中最亮的部分來設置,否則就會出現過曝,導致圖像丟失細節(如下圖所示)。
在天問二號傳回的照片中,鏡頭主要聚焦的是探測器自身結構(比如展開的太陽翼),這些部分處于強烈的直射陽光下,亮度非常高,為了避免這些目標在照片中“爆白”或失真,相機就必須將曝光時間設置得很短,如此一來,背景中的那些星光就沒有足夠的光子被鏡頭捕捉到,我們也就看不到它們了。
那NASA的那些宇宙照片又是怎么來的呢?實際上,這些照片基本上都是來自大型望遠鏡,它們擁有很強的集光能力,能夠對觀測目標進行長時間地曝光,進而一點點地累積來自遙遠天體的光子,當這些光子累積到一定數量的時候,就可以生成它們的圖像。當然了,在做這一切之前,首要條件就是避開強烈的太陽光。
不過直接通過可見光生成的圖像,通常都只是“黑白照片”,那NASA的那些照片中的顏色又是從何而來呢?我們接著看。
需要知道的是,宇宙空間中除了可見光之外,還有紫外線、紅外線、X射線、伽馬射線、無線電波等等,這些不同波段的光線,在我們的肉眼看來是看不見的,但大型望遠鏡卻可以“看”到它們。
為了更好地捕捉特定波長的光線,科學家會使用各種濾鏡,進而濾掉不需要的光線,例如,假如你想拍攝氫氣云,那么你就可以使用一個只允許氫原子發出的特定波長光線通過的濾鏡,這樣,圖像中就只會顯示氫氣云發出的光,而其他雜亂的光線就被過濾掉了,使得氫氣云的細節更加突出。
有了這些原始數據之后,科學家會將不同波段的光線分別賦予一種可見色(比如紅色代表氫,綠色代表氧,藍色代表硫),然后通過對不同濾鏡下拍攝的數據進行疊加處理,最終合成出彩色的圖像。
這種圖像處理的方式通常被稱為“偽彩色”,通過這種方式,那些肉眼無法分辨的、隱藏在不同電磁波段中的信息,就被轉化為了我們可以直接感知的色彩,而NASA發布的很多宇宙照片中的色彩,其實就是通過這種方式而來。
雖然這些照片或多或少地都存在著一些調整和優化,但其目的只是讓照片看起來更美觀,進而使我們能更好地感受到宇宙的壯麗。也就是說,它們并不是憑空捏造顏色或者細節,而是在遵循數據真實性的前提下,進行一定程度的視覺優化和藝術化的呈現。
綜上所述,天問二號所拍攝到的“深不見底的黑暗”與NASA發布的“色彩斑斕”的宇宙圖像,實際上都是真實的表現,它們只是反映了宇宙在不同觀測條件、成像方式和表達目的下的不同景象,這里面并不存在什么欺騙。
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