中国女航天员第一次出舱!但为什么太空看不到星星,一片黑暗?

神舟十三号的三位航天员翟志刚、王亚平与叶光富,进入中国空间站已有三周多的时间。经过一系列准备,翟志刚和王亚平身着舱外航天服,相继成功出舱,进行太空行走任务,叶光富驻留在空间站内。

作为神舟十三号飞行乘组中的唯一女航天员,两度上太空的王亚平实现了多个首次。她不但是第一位进入中国空间站的女航天员,也是第一位进行太空行走的女航天员。王亚平在太空中英姿飒爽地漫步,场面蔚为震撼。

王亚平在出舱时,耀眼的太阳光从她背后照射过来。当她在太空中漫步时,我们还能看到位于她背后的蔚蓝地球。除了太阳和地球之外,王亚平背后的天空一片黑暗,看不到任何星星。

有人可能会觉得看不到星星不是正常的嘛,因为有太阳啊,我们在地球上的大白天不都是看不到星星的?但其实不是这样的。在地球上的白天,太阳光照射过来,经过地球大气层时,光线被大气中的分子、微粒朝着四面八方散射,整个天空会被照亮,淹没微弱的星光,所以我们看不到星星。到了夜晚,没有太阳光照亮天空,我们就能看到那些暗淡的星星。

但在太空中,没有大气散射,太阳光都是沿着直线传播,太空不会被照亮。在黑暗的太空中,星光不会被太阳光遮挡,所以即便有太阳的存在,在太空中也应该可以看到满天繁星。然而,航天员背后的天空中却没有一颗星星,这是为什么呢?

无论是之前的神舟十二号,还是更早之前的神舟七号,出舱画面的背景天空都是黑的。另外,此前的嫦娥三号、四号和五号在没有大气的月球表面上拍摄到的天空,也都是没有星星。

但理论上,太空中确实应该能看到星星,即便是处在阳照区。事实上,翟志刚早就印证了这一点。当年,翟志刚在神舟七号第一次出舱时,他被眼前壮美的宇宙景象所震撼到了。

除了看到悬在空中的飞船和地球,翟志刚看到了清澈透明、一眼望不到底的星空,黑暗的太空中布满繁星。由于太空中没有大气和人造光源的干扰,航天员仅凭肉眼,就能看到比地球上多得多的星星。

之所以有关航天员的照片或者视频中看不到星星,其原因在于相机的曝光问题。在太空中,太阳光照射过来十分耀眼,物体会被照得很亮。为了拍摄到正常的航天员画面,需要缩小相机的曝光时间和光圈,尽量减少进光量。

由于相机的进光量少了,暗淡的星光就无法在相机中显示出来,所以也就看不到任何星星。如果要拍到星星,需要增大相机的曝光时间和光圈,这时航天员、航天器就会出现过曝光的状态,看起来是白茫茫的一片。

这种现象也可以在地球上简单验证一下。笔者用天文望远镜拍摄了月球,以两种进光量分别拍摄了如下的对比图:

左边这张图的进光量较小,月球正常曝光,我们可以看到月球的细节,但背景天空是完全黑的,没有一颗星星。右边这种图的进光量较大,月球过曝光,白茫茫一片,但这时可以看到背景天空中的星星。

神舟十三号的两位航天员已经完成了6.5小时的太空行走任务,成功安装机械臂级联装置,为打造强大的空间站机械臂奠定坚实基础。按照计划,神舟十三号会进行两到三次的舱外活动。在翟志刚出舱时,叶光富表示:“我下次出舱,感觉良好”,让我们一起期待叶光富的首次太空行走任务。