我們第一次從太空看地球是什麼時候?

2020-12-05 天文在線

本文參加百家號 #科學了不起# 系列徵文賽。

在第二次世界大戰結束的一年多一點後,一隊士兵和科學家聚集在新墨西哥州的沙漠中,發射一枚V-2飛彈,該飛彈是用德國投降後繳獲的零件組裝的。這一次,納粹的先進火箭技術被用於科學,以獲得新知識,而不是用於挑起戰爭。

大家一起將一臺35毫米動態影像相機綁在火箭上,並啟動了引擎。火箭立即高速直衝雲霄,相機每隔一秒半就拍下一張新照片,並將畫面儲存在老式膠片捲軸上。任務的第一部分很成功。隊員們看著飛彈消失在空中,然後驅車進入沙漠恢復數據。

當他們到達著陸點時,科學家們發現了第一批從外太空拍攝的地球照片。相機墜入地面後被砸成了碎片,但膠捲,被一個鋼製卡帶安全地保護著,完好無損。照片上的顆粒感很強,質量也很低,但很明顯是來自太空的照片;膠捲衝洗後,可以看到雲和地球表面的弧度。這一團隊欣喜若狂。

以下是當天拍攝的兩張最好的照片:

(圖源:quora)

正如託馬斯·烏爾裡希(Thomas Ulrich)所言,1946年10月24日,相機拍到了第一張從太空拍攝的地球圖像。

在1948年的「小步子(Small Steps)」計劃中,還拍攝到了一些更令人震驚的照片。

第一張太空照片

1946年,火箭上的攝像機讓我們第一次從大氣層外看到了地球。

圖解:從1946年10月24日發射的V-2#13號上的照相機看地球。(白沙飛彈發射場/應用物理實驗室)(圖源:airspacemag)

1946年10月24日,在二戰結束後不久,也就是在斯普特尼克衛星(Sputnik satellite)開啟太空時代前幾年,一群士兵和科學家在新墨西哥州的沙漠中看到了一些新奇的東西——第一張從太空中看地球的照片。

這些顆粒狀的黑白照片是由一臺35毫米的運動圖像攝像機從65英裡的高度拍攝的,攝像機搭載在從白沙飛彈發射場發射的V-2飛彈上。每隔一秒半拍下一幀新照片,火箭上的攝像機直接上升,幾分鐘後又落回地球,以每秒500英尺的速度砸向地面。攝像機本身被砸壞了,但保護在鋼盒中的膠捲卻毫髮無損。

弗雷德·魯利(Fred Rulli)是一名19歲的士兵,他被分配到回收小組,回收小組開車進入沙漠,從那些先前的V-2中取回膠片。他回憶說:"當科學家們發現磁帶完好無損時,他們欣喜若狂,像孩子一樣上躥下跳。" 後來,他們回到發射現場,"當第一次把(照片)投射到屏幕上時,科學家們簡直瘋了。"

在1946年之前,有史以來從最高處拍攝到的地球表面照片是來自「探索者二號氣球」(Explorer II balloon),它在1935年升空了13.7英裡,高度足以辨別地球的曲率。而V-2的攝影機達到了其五倍以上的高度,在那裡,攝像機清楚地顯示出地球與漆黑的太空相對。當影片畫面被拼接在一起時,開發該相機的工程師克萊德·霍利迪(Clyde Holliday)於1950年在《國家地理》雜誌上寫道,V-2照片首次展示了「來自另一個星球的遊客乘坐太空飛船進來時,我們的地球會是什麼樣子」。

這是20世紀40年代末V-2研究計劃的首創之一,在此期間,陸軍發射了數十枚繳獲來的德國飛彈,這些飛彈是在戰爭結束時用300輛鐵路車廂運送到白沙發射場的。飛彈專家們利用V-2改進自己的火箭設計,科學家們則應邀將儀器裝入機艙內,研究未開發的高層大氣的溫度、壓力、磁場和其他物理特性。

霍利迪在約翰-霍普金斯大學應用物理實驗室(Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory,APL)工作,與詹姆斯·范·艾倫(James Van Allen)和S·弗雷德·辛格(S. Fred Singer)等先鋒太空科學家一起工作,他們後來都參與了美國第一顆衛星的規劃。辛格(今天因在維吉尼亞州阿靈頓的科學與環境政策項目中對全球變暖堅持持懷疑態度更為出名)會分析V-2相機傳回的照片,以確定火箭對地球的方位,他記得這項工作 "相當困難"。飛彈工程師們需要知道火箭是如何在高層大氣中轉向的,而科學家們則想確定擊中他們儀器的宇宙射線是從哪個方向來的。幾乎沒有人對這些圖片所揭示的地理或氣象學的內容感興趣,至少一開始沒有。「我們認為雲是個麻煩」,辛格說。

但APL的儀器專家霍利迪很明白這些照片對研究地球的重要性。從1950年開始在實驗室公共事務辦公室工作的賽·奧布賴恩(Cy O'Brien)說,霍利迪當時「處在一個與大牛博士們相處的環境中,他想明確攝影也是一門科學"。

因此,霍利迪對照片的討論偏向於技術性。在沃爾特·迪斯尼(Walt Disney)和《科利爾》雜誌將太空探索的理念置入公眾想像力之前的那些日子裡,霍利迪甚至對「太空「一詞的使用毫不吝嗇。他在1950年寫道,V-2的照片是在「鮮為人知的高空」拍攝的。今天來看,儘管定義有些武斷,但任何在地球海平面以上高度超過100公裡(62.5英裡)的地方都被認為是太空。

圖解:《科利爾》雜誌關於Kerbal Space Program的報導(圖源:Kerbal Space Program)

圖解:《科利爾》雜誌關於登月的內容(圖源:dreamsofspace)

1946年至1950年間,V-2從100英裡的高空傳回了1000多張地球照片。這些照片發布於報紙上,顯示了美國西南部的大片土地,並由美國氣象局的科學家仔細研究。霍利迪在《國家地理》雜誌的文章中,對這一切可能導致的結果進行了一些預測:「現在這些測試的結果表明,當在制導飛彈上安裝攝影機,能在戰時偵察敵方領土,在和平時期繪製地球上人無法到達的區域,甚至在幾個小時內拍攝雲層、風暴前線和整個大陸的陰雨區域」。 他大膽猜測,「全球的整個陸地面積可能用這種方式繪製出來」。

弗雷德·魯利(Fred Rulli)是相機回收小組的前成員,他現在覺得自己很幸運,因為他是「精選小組」中的一員,看到了第一批從太空傳來的照片。對19歲的他來說,這似乎只是軍隊的另一項工作。但他回憶起在白沙發射場的一位朋友,也是一位士兵,60年後他已經忘記了對方的名字,但他對展現在他們面前的未來更激動興奮。指著火箭、科學家和新墨西哥州晴朗的天空,這位朋友會轉身對魯利驚嘆:「你意識到這裡發生了什麼嗎?」

作者: Tony Reichhardt

FY: JuJunia.

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