- 大小:109m*73m
- 质量:419725kg
- 近地点:417km
- 远地点:421km
- 轨道倾角:51.6°
- 平均轨道速度:7.66km/s
- 轨道周期:92.68min
2022年1月,美国宇航局宣布计划于2031年1月令国际空间站退役使其脱离轨道。
2022年7月26日,俄罗斯方面表示将在2024年之后退出国际空间站。
- 长度:34.5m(当前)
- 质量:44500kg
- 近地点:377km
- 远地点:384km
- 轨道倾角:41.5°
- 平均轨道速度:7.68km/s
- 轨道周期:92.2min
天空空间站是继美国的天空实验室(1973年5月14日——1979年7月11日)、苏联/俄罗斯的和平号空间站(1986年2月19日——2001年3月23日)、以及国际空间站之后,第4个大型空间站。(也可以说是第3个,因为美国的天空实验室实在有点弱,就执行过3次入驻任务)。
天宫空间站由天和核心舱、问天实验舱、梦天实验舱组成。其中,问天实验舱已经于2022年7月24日发射,并与次日完成对接。梦天实验舱计划在今年10月发射。天宫空间站还会有一个共轨飞行的空间望远镜,即巡天光学舱,是一个类似于哈勃太空望远镜的太空光学望远镜,口径比哈勃略小,但视场大的多(300-350倍),计划2023年12月发射。
不过,空间站由于相对于我们角速度极快,凌食发生时,持续时间很短,一般1-2s。短的甚至不足1s,长的一般也不会超过5s 。每次凌日或凌月时,仅有一个很狭长的带状区域能看到凌食现象,这个带状区域称为凌食带(如下图的红色或蓝色区域)。凌食带最宽时约20余公里(如图中最宽的一个),最窄时仅数公里,如图中左下两个,宽度仅4km左右。
- 优点:速查10天内,ISS、中国空间站(天宫空间站、天和实验舱)凌日或凌月路径非常方便。网站非常简洁明了。
- 缺点:只有凌食中心线路径,没有凌食带地图。
选择后,等待数秒,地图上就会显示出一系列的线条,这些线条是未来10天内,所选目标对所选天体的凌食带中心线路径。这样,你就可以根据地图,寻找合适的地点做拍摄规划。
- 优点:可以查询ISS、中国空间站、哈勃望远镜的过境预报,可以在地图上显示出凌食带的宽度。
- 缺点:英文网站,略复杂。
2)选择查询时长。上图中的第二个红框。
3)输入查询范围。上图中的第三个红框,网站只会计算凌食带处于以你输入的坐标为圆心,以查询范围为半径范围内的凌食预报。
4)点“CALCULATE”,网站会有数秒钟的计算,会跳转如下界面:
点击第二行右侧的“SHOW ALL ON MAP”,网页会跳转到地图界面,如下图。地图上会显示这6次预报的凌食带,你可以根据地图做观测规划。
b、Angular separation:此次凌食,卫星与目标天体中心的角距离。如这次角距离1.2角分,而太阳为31.8角分,也就是说,此次天宫几乎从太阳中心经过。
c、velocity: 51.3 ′/s (angular)。此次凌食,卫星的角速度。这个数据非常重要,可以用来计算允许的最长曝光时间。这次天宫的速度非常快,按我的拍摄设备,曝光时间要短至0.03ms(按极致的要求),已经是摄像头的极限曝光时间。
d、时间“10:55:29.49”:这个时间非常重要,因为凌食过程最多仅持续数秒,必须校准好自己的手表(或手机时间等),精确计算时间,准时拍摄。
其他数据,对拍摄关系不是特别大,不做说明。
- 中国人开发,使用非常方便。
- 只有凌食中心线路径,没有凌食带地图。
小程序功能很多,这里只介绍空间站的凌食预报。
点击小程序右下角的蓝色圆圈,跳出如下界面:
A. 望远镜与摄像头组合
初次拍摄,或者对自己技术不够放心的,建议选用焦距不太长的望远镜,以及合适的摄像头组合,保证自己的拍摄视场足够大,可以拍到整个日面或月面(至少相差不是太多),这样可以确保不会因为自己拍摄的日面或月面部分,恰好不是凌食时空间站经过的部分,造成拍摄失败。
视场可以使用Stellarium模拟,或者下述网站模拟。具体模拟方法这里不再详述。
https://www.12dstring.me.uk/fovcalc.php
比如我这次拍摄,望远镜选择的是锐星107ph,焦距700mm;摄像头选择的是ASI174。这个组合刚好可以拍到整个太阳。
B. 电脑
要达到尽量完美的拍摄,需要注意两点。其一:确保摄像头的USB数据线不是低质量的数据线,不会影响数据传输速度。其二,自己的电脑性能足够,内存建议8G以上,硬盘是质量较高的SSD硬盘,容量不低于500G。
熟悉行星摄影的都知道,行星摄影时,摄像头产生的数据,与电脑间的传输及其重要。传输速度慢(USB传输线质量差,或者电脑USB接口不是USB3.0),会导致帧率下降,无法达到摄像头的最高性能,造成数据丢失。
传输速度没问题了,但电脑性能差,无法及时保存拍摄的数据,就会造成丢帧,大量拍摄的数据丢失。
我手头的一根数据线(不记得是ASI174的,还是ASI224的),使用它接174拍摄时,帧率只能达到官方数据的1/2左右。换用ASI071的数据线才解决此问题。
凌日的拍摄,因为在白天,难以对极轴,并且用望远镜对准太阳是一件比较困难的事情。需要做更多的准备工作。最好至少提前一个小时到达拍摄地点,利用指南针、GPS等途径,尽量做到极轴是大致准确的,要求高的,可以利用太阳使用漂移法提高极轴的准确性(焦距只要不是太长,不是很必要)。
对准太阳,一般采用投影法,即观看望远镜在地面上的影子,在影子各个角度居中时,望远镜就已经大致对准了太阳,这时再经过微调,一般是比较容易找到太阳的。
当然,最好是在寻星镜上也装巴德膜,利用寻星镜,找太阳就很容易了。
建议采用行星摄影的方式,使用摄像头录制视频。这样不容易错过凌食过程。
B. 拍摄时机
建议根据预报的凌食时间,提前2分钟左右开始拍摄。对自己手表的时间精度不放心的,可以连续录制5分钟左右的视频,基本上可以确保一定拍到凌食过程。
对时间精度以及预报都很放心的,可以提前0.5分钟开始拍摄,录制1分钟视频。不出意外,是可以拍到凌食过程的。
我此次拍摄,是在凌食时刻前约1.5分钟开始拍,连续录制了5段每段时长为1min的视频,最后在第2段视频的大致中间的位置,成功拍到凌食过程。
C. 拍摄参数
卫星的移动速度非常快,所以曝光时间要尽可能的短。否则卫星会拖线。具体的保证不拖线的最长曝光时间,除了与ISS或天宫的角速度(大约在5~55角分每秒)有关外,还与望远镜焦距及摄像头像元大小有关。我此次使用的设备,焦距700mm,摄像头像元5.75微米,可以计算得到曝光时间应短于0.1毫秒。最终我选择了ASI174能达到的最短曝光时间0.034ms。
增益(Gain)不太重要,根据曝光时间选择合适的增益即可。
下图,右边是我所拍摄,曝光时间0.034ms。左边是当天另外一个爱好者拍摄,同样使用ASI174摄像头,望远镜使用90mm日珥镜,焦距800mm,曝光时间0.4ms。可以看出,我的照片天宫没有拖线(“土”字形明显),而左边照片,天宫明显有拖线(“土”字明显有变形)。
这样简单粗暴的处理方式,当然配不上“天文摄影师”的伟大头衔,得到的视频锐度太差,美感不够。
A. 在当天录制的视频中,选择一段没有凌食过程的,采用行星摄影的后期处理方式,处理出一张高质量的太阳或者月球照片,作为底图。
D. 将底图及有空间站的照片,全部导入PS,对齐。其实就是有空间站的照片与底图进行对齐,凌食过程很短,就算极轴不准跟踪有偏差,这么短的时间,太阳或月球基本上不会有明显的移动。
E. 将每张照片上的空间站抠出来(PS基本功,此处不表),叠在底图上,就得到如下照片。
PS:根据拍摄结果,日面上80个空间站几乎紧密排列,略有间隔,可以估算出天宫的角大小约15~20角秒,是网站预报的8.36角秒的2倍或更多。根据查询得到的天宫空间站当前的大小(约45m),根据预报的距离(约445km),可以计算出天宫的角大小约16.2角秒。印证了拍摄结果。所以,前述网站对天宫角大小的预报,应该是错误的,可能后台使用了错误的(或过时的)天宫的大小数据。
F. 重新制作凌日过程视频。可以直接在PS里处理,也可以将80张照片单独保存,用其他软件处理成视频,类似于制作延时摄影视频。
PS:空间站凌日或凌月的拍摄还是有一定的挑战性的。我之前尝试过两次拍摄,第一次因曝光参数的选取问题拍摄失败,第二次因为天气未能拍摄。这一次是第三次拍摄,准备充足取得圆满成功,尤其是清晰的拍到了天宫的太阳能电池板。
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