实锤了！3000万公里外，天问一号拍到星际天体，正在高速喷气

文 |林时砚

编辑 | 林时砚

哈喽，大家好，小林哥这篇科技评论分天问一号的“星际抓拍”：中国相机的太空奇迹是如何一步步发展的，这背后有怎样的黑科技？

意外走红的5秒影像：来自星际的“访客合影”

一帧连5秒都不到的遥远影像，最近在全球新闻圈炸了锅，《自然》杂志官网首页用它做了头条配图，欧洲空间局的推特更是直接转发，配文“来自火星轨道的惊喜”。

这张看似模糊的灰白色图像，拍的是人类第三颗确认的星际天体——3I阿特拉斯，而按下“快门”的，是我国天问一号火星环绕器上的高分辨率成像相机。

国家航天局11月6日的公告里写着，观测时探测器距离目标约2896万公里，是当时最接近这颗天体的探测器之一。

没人能想到，这台设计初衷是“给火星拍写真”的相机，会在茫茫太空里逮住一位“银河系来客”。

要知道，3I阿特拉斯比火星表面暗了数万倍，每秒几十公里的速度让它在星空里像颗流星，想看清它堪比在万米高空给一只飞虫拍特写。

2017年人类发现第一颗星际天体“奥陌陌”时，全球顶尖望远镜凑了半天才抓拍到模糊轮廓，这次天问一号的“随手一拍”，直接把中国深空观测的实力摆到了世界面前。

硬核装备的底气：43公斤相机的“超能力”

这台立下大功的相机，来自中国科学院长春光机所，它总重不到43公斤，却在火星轨道上稳稳运行了5年多，早就交出过不少亮眼成绩——我国首幅火星图像、祝融号火星车的高清工作照，全是它的手笔。

咱们先拆解这台相机的硬件，它的厉害之处藏在三个地方。

第一个是“大眼睛”——镜头口径超过38厘米，焦距达到4.64米。

家用相机的镜头口径通常只有几厘米，这么一对比，就知道它能收集多少光线了。

太空里的光线本来就暗，3I阿特拉斯反射的光子更是少得可怜，就像在黑夜里看一支远处的火柴。

这颗“大眼睛”就像太空里的聚光镜，把零散的光子都收拢起来，再微弱的信号也别想跑。

相机的“视网膜”也不一般，用的是国产面阵CMOS和TDI CCD双探测器，为了减少噪声干扰，它在太空里会把自己冷却到零下几十度，就像把收音机调到最清晰的频段，排除所有杂音。

地面上的天文望远镜也会用类似技术，比如云南天文台的1米望远镜，就靠冷却系统捕捉过超新星爆发的余晖，天问一号把这套技术搬到太空，难度直接翻了好几倍。

最后是“稳”，天问一号的姿态控制精度能达到毫弧度级，相当于在1000米外瞄准一枚硬币，它靠高灵敏度陀螺仪和反作用轮配合，曝光的几秒钟里，镜头晃动不会超过一个像素。

这就好比在颠簸的轮船上用狙击枪瞄准远处的苹果，不仅要对准，还得纹丝不动，没有这份稳当，再清晰的镜头也只能拍出模糊的光斑。

光有硬件还不够，软件算法才是“化腐朽为神奇”的关键，3I阿特拉斯太快了，长曝光肯定会糊，科学家们就想了个巧办法——拍短片再拼图。

他们把一次长曝光拆成上百次短曝光，每帧画面虽然暗，但都很清晰。

这些画面传回地面后，再用图像配准与堆栈技术叠加去噪，100帧叠在一起，清晰度直接翻10倍。

手机拍夜景时的“多帧合成”功能，原理和这个差不多，但天问一号处理的是太空影像，数据量和精度要求，可不是手机能比的，最后再用去卷积算法锐化细节，这张星际快照才算真正完成。

临场机动的智慧：不按剧本出牌的航天奇迹

最让人佩服的，是这次观测根本不在天问一号的任务清单上，它的本职工作是绕着火星转，拍地形地貌、传科学数据，星际天体观测纯属“副业”。

事情的转机出现在一次轨道窗口。科研团队发现，3I阿特拉斯会从火星轨道附近路过，这是个绝无仅有的观测机会，但问题也来了，燃料有限，通信带宽也紧张，临时调整任务风险不小。

类似的情况在航天史上不算少见，1994年哈勃望远镜发现苏梅克-列维9号彗星撞木星，就是科学家们临时调整观测计划的成果。

天问一号团队这次也拿出了同样的果断，他们72小时内完成了轨迹推演、程序重编和目标瞄准，在不影响主任务的前提下，让环绕器“转头”对准了这颗星际天体。

国家航天局的评价里说，这是我国深空探测首次实现星际天体跟踪，为后续任务积累了宝贵经验。

这种临场应变能力，比相机本身更能体现实力，就像运动员在比赛中临时调整战术拿下冠军，背后是千锤百炼的硬功夫。

几乎在同一时间，NASA的火星勘测轨道飞行器也拍到了3I阿特拉斯，它搭载的MOC相机口径更大，按说成像效果该更好，可因为美国联邦政府停摆，这些图像至今没对外公布。

以前这类“太空首秀”基本都是NASA的主场，2015年新视野号飞掠冥王星，NASA当天就召开新闻发布会公布高清图像。

这次天问一号抢先一步，靠的不只是技术，更是高效的决策机制。

长春光机所的工程师说，相机能有这样的表现，全靠“全碳化设计”的巧思。

用碳纤维桁架代替传统金属结构，既保证了4.64米长焦距的精度，又把重量控制在43公斤以内，这在国际上都是领先的。

从嫦娥五号带月壤回家，到祝融号在火星留下车辙，再到这次抓拍星际天体，中国航天的每一步都走得扎实。

这些成就不是偶然，是无数科研人员把“不可能”变成“可能”的坚持。

这台43公斤的相机告诉我们，所谓奇迹，不过是实力遇到了机会。

它在火星轨道上的回眸一瞥，不仅拍下了星际来客的身影，更拍下了中国航天自主创新的底气。

未来的太空里，还会有更多“意外惊喜”等着我们，天问一号的这次“随手拍”，只是一个开始。

当越来越多的中国设备望向深空，那些藏在宇宙里的秘密，终将被我们一一揭开。

这就是中国航天的浪漫，把目光放得更远，把脚步踩得更稳，在星辰大海的征途上，续写属于我们的传奇。