中国空间站拍到真实太空！看不到星星，美国拍的宇宙为何绚烂？

最近，中国载人航天工程办公室公布的一段中国空间站舱外影像。镜头中，巨大的地球占据了相当一部分画面。蓝色海洋、白色云层清晰可见，空间站舱外设备从镜头前掠过，身穿白色舱外航天服的航天员也格外醒目。此外，甚至可以看到极其明亮的太阳。

地球很亮，太阳更亮，航天员和空间站也被照得清清楚楚，但背后的宇宙几乎是一片纯黑。没有我们熟悉的漫天繁星，更没有美国宇航局（NASA）那些深空照片里红色、蓝色、金黄色交织的绚丽星云。

那么，既然宇宙里明明有数不清的恒星，而中国空间站已经飞到太空中了，为什么镜头反而看不到星星？NASA拍的绚丽宇宙照片又是怎么回事？

一、这段画面其实记录的是一个极端的光照环境

这段影像对应的是神舟二十三号航天员乘组在轨执行任务期间的舱外场景，中国载人航天工程办公室公布的信息显示，8月28日，经过大约5.5小时的舱外活动，神舟二十三号航天员乘组圆满完成任务。朱杨柱、张志远执行舱外作业，黎家盈在舱内配合，在机械臂和地面科研人员支持下完成太阳翼舱外维修、空间碎片防护装置安装等工作。

在此期间，摄像机面对的并不是一个适合拍星星的环境。

中国空间站运行在近地轨道，虽然已经进入太空，但距离地球依然很近。白天一侧的地球会把大量太阳光反射到摄像机里，云层尤其明亮。航天员身穿的舱外航天服同样以白色为主，空间站表面还有大量隔热材料、机械结构和设备。在太阳直射下，这些物体会形成非常强烈的高光。

此时，摄像机必须解决一个最现实的问题，它首先要保证航天员和空间站设备能够被正常看清。如果为了拍摄极暗的恒星而提高感光度、延长曝光，那么航天员、地球云层和空间站表面很可能瞬间变成一大片过曝的白色。

二、太阳就在旁边，为何太空仍然黑得惊人？

太阳如此明亮，为什么不能像地球上一样，把整片天空照亮？

我们站在地球表面时，白天天空看起来是明亮的蓝色，并不是因为宇宙背景本身是蓝色，而是因为太阳光进入大气层后，会不断与空气分子发生散射。可见光不同波长受到的散射程度不同，较短波长的光散射更强，因此我们看到的天空以蓝色为主。

到了太空，这层能够把太阳光朝四面八方散开的空气基本消失了。太阳光仍然极其强烈，但它主要沿着原来的传播方向向前运动。除非这些光直接进入摄像机，或者先照到地球、航天服、空间站，再反射进入摄像机，否则根本不会看到它。

所以在太空中，太阳耀眼得几乎无法直视，旁边的天空却可以黑得像墨一样。

在月球表面也是如此，由于月球几乎没有大气，即便太阳已经升起，月球天空依旧是黑色的。在我国几次登陆月球表面的嫦娥任务中，拍摄了大量月表照片，同样可以看到明亮的月面和漆黑天空同时存在。

三、太空中的星星还在那里

假设晚上站在郊外，用手机拍一张星空，你很快就会发现，肉眼明明能看到很多星星，手机随手一拍却可能只剩下黑色。

原因就在于星光太弱，如果想把更多恒星拍出来，就要增加传感器收到的光子数量。摄影里最直接的方法无非几个，提高感光度，放大光圈，或者延长曝光时间，专业星空摄影经常需要曝光数秒甚至更长。

但中国空间站舱外摄像头拍摄的恰恰是完全相反的场景。画面中有明亮的地球，有太阳照射下的航天服，还有近距离的空间站设备。

此时摄像机为了避免这些物体过曝，必然要使用更适合明亮目标的曝光参数。这样一来，来自遥远恒星的那一点点光，还没有积累到足以被传感器明显记录的程度，曝光就已经结束了。最终形成的结果就是，地球曝光正常，航天员曝光正常，空间站结构也能看到，而恒星全部沉到了黑色背景里。

四、那航天员用眼睛看，能不能看到星星？

事实上，航天员在太空中用肉眼可以看到星星。不过，人的眼睛虽然拥有非常强的明暗适应能力，却无法同时完美处理巨大的亮度差。

如果一名航天员刚刚面对被太阳照亮的地球、航天服或者空间站表面，眼睛处于亮适应状态，这时突然去看漆黑天空，很多暗星同样很难立即出现。只有避开太阳和其他明亮物体，让眼睛逐渐适应黑暗，更多星星才会显现。

五、NASA那些绚烂宇宙照片，到底是怎么来的？

既然真实舱外视频里宇宙背景如此漆黑，为什么NASA公布的星云、星系照片，却动不动就是红色、蓝色、紫色和金黄色交织，宇宙看起来十分绚丽多彩。

因为两者压根不是同一种摄影，中国空间站舱外摄像头面对的是航天员和地球，它要求接近实时地连续拍摄。哈勃和韦伯太空望远镜面对的却可能是一片肉眼几乎什么也看不到的深空。

为了获取这些极其微弱的光，天文望远镜可以持续盯着同一区域进行长时间观测，还可以使用不同滤镜分别记录不同波段，然后把多次观测得到的数据进行组合。哈勃的许多彩色图像来自不同滤镜下的多次曝光，探测器得到的单幅数据可以是灰度图像，再根据不同滤镜所代表的波长赋予相应颜色，最终合成为我们熟悉的彩色照片。

韦伯主要观察红外线，其中相当一部分波长人眼根本无法直接看到。韦伯传回的数据首先会形成黑白图像，不同红外波长随后按照一定规则映射成人眼能够看到的颜色。一般来说，较短波长对应较偏蓝的颜色，较长波长逐渐对应绿色、黄色、橙色和红色，再把多个滤镜的数据叠加起来。

因此，韦伯那些令人震撼的图片，并不等于一个人坐着飞船抵达那里以后，用肉眼就会看到完全一样的景象。天文学家通过颜色把不同波段、不同温度、不同化学成分和不同结构呈现在同一张图像里，相当于把原本肉眼无法直接读取的信息翻译成人类能够理解的视觉语言。