揭秘阿波羅計劃：人類拍攝首張地球深空照片 _月球

月球軌道探測器拍攝的人類首張地球太空照片
世界上第一張地球全景照片是由一個月球探測器在月球軌道附近朝地球拍攝而來的。該圖片從距離地球遙遠的軌道上向地球發(fā)送，并最終由美國航空航天局位于馬德里的地面測控站接收到。圖像拍攝于1966年8月23日，月球探測器當時已經(jīng)進行了第16圈的繞月飛行，正要環(huán)繞到月球的背面。我們可以試想一下45年前接收到這張圖像的時候，地面測控站得科學家和工程師們有多么地喜悅，這可是人類第一次從宇宙深空拍攝我們的地球。
在1966年8月23日，美國國家航空航天局的月球探測器在數(shù)十萬公里遠的月球軌道上，拍攝了第一張地球照片，從這張照片開始，永遠地改變了我們對地球家園的看法。據(jù)美國宇航局戈達德空間飛行中心工作了20年的資深探測器圖像工程師弗里德蘭德（Jay Friedlander）介紹：這種感覺就像尋找自己的家園，卻是從一個荒涼的地方開始，那么熟悉也那么的陌生。弗里德蘭德同時也負責處理其他月球探測器的成像管理。
【揭秘阿波羅計劃：人類拍攝首張地球深空照片】而在此之前，我們也拍攝過一些太空中的地球圖像，比如在20世紀40年代使用探空火箭以及50年代和60年的地球軌道衛(wèi)星，這些平臺上拍攝的圖像僅僅是地球的局部圖像，只能代表部分地球的特征，并不能完全看到全貌，但是，在月球軌道上，卻能將地球全貌盡收眼底。
在1966年的夏天，是個不平凡的季節(jié)，披頭士樂隊進行了最后一場的公眾巡演音樂會、美國職棒大聯(lián)盟東區(qū)巴爾的摩金鶯踏上首個世界大賽的冠軍，美國全國婦女組織成立，等等的這一切，自然掩蓋不了美國宇航局準備派遣第一批宇航員前往月球，這就是當時舉世矚目的阿波羅計劃。但是，在這之前，首先要在月球這個鄰居上找到一個安全的地方著陸。因此，從1966年至1967年，美國宇航局發(fā)射環(huán)繞月球軌道的無人飛船進行勘測。
戈達德行星登陸科學家大衛(wèi)威廉姆斯（Dave Williams）認為:阿波羅計劃中，要送宇航員登上月球，首先要有個理想的登陸點，著就需要我們在對月球地面以及進一步內(nèi)部活動研究的基礎上，拍攝高分辨率的圖像信息，確定登陸位置。美國宇航局需要的是快速地對月球表面進行覆蓋掃描，所以，波音和柯達公司為國防部偵查局研發(fā)的成像系統(tǒng)就被作為現(xiàn)成的技術為阿波羅計劃服務。
首個對月球進行勘測拍攝的探測器，月球軌道1號于1966年8月10日發(fā)射，冰在92個小時后進入繞月軌道。這個月球軌道1號阿波羅計劃前期勘測繞月探測器就像一個飛行的攝像實驗室。主要的功能就是拍攝高分辨率的圖像，所以，該探測器的成像系統(tǒng)占據(jù)了三分之一的探測器內(nèi)部空間，剩下的部分則就是動力和燃料以及一些收發(fā)設備了。月球軌道1號的觀測設備中，使用的雙鏡頭的模式，可以在同一時間內(nèi)進行成像，并且還搭載了中等分辨率的廣角鏡頭拍攝月球圖像，長焦鏡頭的分辨率可達到了5米，這個技術在當時是非常先進的，主要是研究提供給國防部的偵查衛(wèi)星。對于每一張中等分辨率的圖像，探測器還可以生成對應的三張高分辨率的細節(jié)圖像。
而月球軌道1號上搭載的勘測相機，比國防部偵查衛(wèi)星的成像系統(tǒng)還要高級，這是因為處于月球軌道上的探測器，要經(jīng)受住不斷變化的溫度影響，隨著飛行高度的變化，從27英里至3700英里，以及繞月過程中的太陽照射時間變化，都是相機的處理感光能量提出了更高的要求，同時還要將數(shù)據(jù)傳回地球上。而部分的偵查衛(wèi)星只是返回式，相對技術要求則較低一些。所以，美國宇航局戈達德行星登陸科學家威廉姆斯認為能做到這一點，這是一個在當時是個了不起的成就。
位于探測器上占據(jù)較大體積的成像系統(tǒng) ，就像個大喇叭似的70毫米膠片，在配設過程中可以進行自動曝光成像，在自動化成像中混雜了一些化學物質(zhì)，這項功能與寶麗來相機中的方法是類似的。在這之后，圖像會進行電子掃描，并將圖像信號通過無線電傳回地面上的測控站，這個技術同樣應用在衛(wèi)星電視的模擬信號上。前后進行了5艘月球軌道探測器的勘測任務，覆蓋了99%的月球表面，提供了當時最佳最全的月面情況分布圖像。而在過去的兩年內(nèi) ，美國宇航局的月球軌道勘察探測器仍然在月球軌道上工作，拍攝分辨率更高的月球表面圖像。
此外，根據(jù)60年代發(fā)射的三艘月球軌道探測器，美國宇航局的科學家選取了20個潛在的登陸點進行下一步的研究。并且將探測器傳回的巨型月球圖像鋪開，這樣科學家就能在這些登陸點上來回地走動，并結合登陸點的各項參數(shù) ，尋找合適的著陸點。其中有一些登陸點的照片就是月球軌道1號探測器所拍攝的。
然而，原計劃中對月球表面進行全面的勘測與實際情況有些出入，為了使用數(shù)量有限的探測器對月球進行全面的高分辨率成像勘測，以及對地球進行拍攝，就需要重新定位探測器的位置，而這是一項在當時是高風險的變軌機動，如果在操作中失誤，則探測器就會偏離軌道了。所以，美國宇航局的科學家當時為此進行了辯論和探討了各種結果。最后，為了獲取這張月球軌道上拍攝的地球圖像，美國宇航局還是決定繼續(xù)任務繼續(xù)進行，并不會責怪任何包括操作失誤在內(nèi)導致探測器偏軌的科學家。最后，在8月23日，探測器成功地傳回一組圖像，首張在月球軌道上拍攝的地球全景照躍然眼前。
為了紀念這次原計劃之外的可喜之處，美國宇航局將這張圖像制作成了各種海報，分發(fā)給每一個參與探測計劃的研究人員。而且，當時的參眾兩院的議員和來訪美國宇航局的貴賓都能得到這份圖像紀念物。當然，在這之后，還有更多的關于地球全景的圖片，包括一張非常經(jīng)典的從阿波羅登月飛船的窗口上拍攝的地球圖像。但是，這套精細復雜的成像系統(tǒng)在阿波羅計劃之后就再也沒有使用過。
在每次勘測任務結束之后，美國宇航局都有目的地控制月球軌道探測器撞擊月球表面。從表面上看，美國宇航局是不希望在未來的探月計劃中受到來自這些壽命已過的探測器的干擾，由于這些探測器留在軌道上，產(chǎn)生的電磁信號對后續(xù)發(fā)射的探測器存在擾動。而戈達德空間飛行中心的科學家大衛(wèi)威廉姆斯猜測，至所以撞擊月球表面，是因為不希望冷戰(zhàn)時期的蘇聯(lián)獲得這些技術，也就是說，美國宇航局出于對國家安全的考慮（成像系統(tǒng)技術涉及眾多間諜衛(wèi)星），防止蘇聯(lián)人派無人飛船將這些月球軌道探測器俘虜回去。而撞擊月球使得探測器徹底銷毀，任何人都不可能得到了。
但是，當時不僅制造了用于發(fā)射的成像系統(tǒng)，還有幾套額外的備用系統(tǒng)沒有使用過，包括了一些月球軌道探測器，這些在當時是絕密級的源于間諜衛(wèi)星的成像系統(tǒng)至今仍然存在，被儲存在哈佛大學史密森天體物理中心等地方。雖然阿波羅計劃已經(jīng)完成，但這首張在月球軌道上拍攝的地球照片，是人類對地球的第一個全景印象。

騰訊科技訊（Everett/編譯）