從NASA圖片檔案裡探索太陽系世界

2020-08-27 天文在線

探索豐富的NASA圖像檔案，領略前所未見的太陽系。

55年前，「水手4號」首次近距離拍攝到了火星的照片。隨後，一支無人飛船隊伍對太陽系的每一顆行星、冥王星以及數十顆衛星、彗星和小行星都進行了詳細的拍攝。在這次任務中，飛船著陸器和巡視器拍攝到了火星這顆紅色星球上的沙石，軌道飛行器穿透了土星的衛星——土衛六的雲層，探測機器人穿越了海王星的陰影。人們還在一些意想不到的地方發現了許多火山、間歇泉、遇到了風暴、看到了星環和隕石坑。

旅行者2號在接近海王星時拍攝的照片

總的來說，這些探測器已經傳回了數百萬張照片。由於有大量的數據支撐，這些照片被細緻調整也無可厚非。拍攝到的照片中最好的那些已經被加工、打磨，並被應用於書籍、雜誌和網絡中，廣為流傳。其中，一些常常出現在人們視野中的照片甚至已經成為了某個特定任務的象徵。例如，旅行者2號在接近天王星和海王星時拍攝到的照片，新視野號拍攝到的冥王星「心形」地貌結構圖像，以及海盜號火星著陸器拍攝到的 「霜凍」景色。

2015年7月14日，美國宇航局的「新視野」號飛船拍攝到了這張高解析度冥王星的彩色照片。

NASA / JHUAPL / SWRI

這可能會讓一些太空愛好者感到驚訝：因為行星數據系統(PDS)的存在，這些太空飛行器拍攝的其他照片——不只是部分，而是全部照片——都可以輕鬆與所有人共享。行星數據系統是NASA專門用來收集和保存無人駕駛行星探測器數據的存檔系統。儘管該系統中也有其他類型的太空飛行器數據，如宇宙射線測量、軌跡、大氣數據和磁場，不過本文重點關注行星數據系統存檔的圖像。

如果想深入了解，請參閱2018年5月Emily Lakdawalla在《天空和望遠鏡》雜誌上發表的專題文章，該文章對行星數據系統的數據平臺和圖像處理系統進行了深入的概述。

除了極少數圖片還未收入囊中，行星數據系統幾乎包括了你能想到的一切任務中拍攝到的圖像，比如旅行者號、伽利略號和卡西尼號這樣的外行星任務，或是水星和金星的內行星飛行任務，當然，還有眾多的火星任務。這裡有海量圖片供任何有需要的人使用，其中許多圖片還從未被使用過。

探索獨特視角

深入研究這些NASA圖片檔案，就有機會更深入地探索某個任務及其目標之間的細微差別。通過這些圖片，人們可以身臨其境地感受宇宙飛船沿軌道飛行的感覺，以及感受從這樣的視角體驗即將要探索的世界是什麼樣子。在連續拍攝的過程中，由於飛船慢慢接近目標，可以看到拍攝目標變得越來越大，最終目標填滿整個視野，最後探測器會從拍攝目標的後方經過，拍攝到如同新月的景象——而這種景象在地球上通常是不可能看到的。

同樣吸引人的還有那些沒有經過任何處理或增強的照片，即所謂的「原始」圖像。這些圖像看起來就像「直接從相機中拿出來的」，它們並不是百分百完美，比如有的圖片會出現數據遺漏(圖像的一部分顯示黑色像素)，有的圖片會因為拍攝時的顫動而變得模糊不清。

旅行者2號拍攝的模糊海王星

旅行者2號拍攝的新月形的海王星，處理過後，這張圖片變得銳利而清晰。

一張廣為人知的照片背後可能會有多個版本的「生圖」——比如有的照片構圖不正常，有的沒拍到關鍵。在相隔數百萬英裡的情況下，遠程操作攝像機是個相當大的挑戰！我們真的很難想像，攝影師即使處在這樣困難重重的環境下，還能拍攝到宇宙景色的美妙之處。我們看到的很多照片看起來都是黑白的——不過可別被騙到哦！雖然有些太空飛行器配設的相機確實會直接拍攝灰度圖 (比如「好奇號」探測器上的導航相機)，但我們看到的許多已公開的彩色照片實際上是由多個單色濾鏡拍攝的灰度圖合成的。

P圖大挑戰

在使用NASA圖像檔案時，最令人興奮的事情之一，就是用圖像編輯軟體自己動手處理照片。

這個功能需要先下載一款圖像顯示軟體，NASAView，該軟體是免費提供的。雖然NASAView只有一些基礎功能，但你能用它打開並查看行星數據系統提供的不常見的文件格式——包括該文件的原始版本。

這些文件讓我們有機會親自探索真正的科學數據。為了製作這張木星的彩色圖像，我使用了行星數據系統中環月系統節點的OPUS搜索服務來尋找我喜歡的旅行者1號拍攝的木星照片。我選擇了三幅相似的照片，這些照片每一幅的拍攝時間都相差不過數分鐘，並且都使用了不同的濾鏡：紫羅蘭色、綠色和橙色。然後，我用處理軟體將這些灰度圖合併成一張新的圖像，我將每個濾鏡都設置在不同的顏色通道上，最後生成一張彩色RGB圖像。（不過旅行者號並沒有攜帶真正的紅色濾光片，橙色濾光片只是效果最接近的選擇。)

圖片基本還原了從旅行者1號上看到的真實的木星

在查看火星探路者的圖片存檔時，我發現了兩張巖石和風沙的圖片，這兩張圖片是1997年，小型火星探路者號拍攝的。因為當時的技術條件，這張圖像確實是灰度圖，而且圖片解析度相當低。為了處理它們，我將兩張圖片拼接在一起，然後在照片編輯軟體中用智能縮放算法來提高解析度。我的目標只是最後能編輯出一張漂亮的圖片，所以處理標準只是我嚴格的審美，而不是科學標準，最後我給圖像上了色。

這張火星表面照片是用探路者拍攝的兩張黑白圖像合併後人工上色合成的。

結語

雖然行星數據系統中儲存了所有行星探測器數據的副本，但正在進行的探測任務(比如好奇號、洞察號或其他任務)可能也會在該任務的主頁上提供輕微處理過的「原始」文件。新照片通常會在幾天甚至幾小時後就上傳至任務主頁，所以也不失為了解探測器最新動態的好辦法。

最最重要的是，行星數據系統中藏有整個世界，無需任何花費，只等你去探索。準備好接受挑戰了嗎?

作者:

FY: Fooxmay

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