徒手撸代码，我跟拍「天宫」的这一年

我今年用一整年的时间跟拍中国空间站，跟拍每一个阶段和不同的构型，把所有的不同样子都拍了下来。

中国空间站是唯一一个由单独国家建设的空间站，这是 11 月份拍的。但是在年初的时候不长这样，年初的时候更小，去年 4 月份的更小。在此之后，我们知道首先经历了第一个阶段，叫做关键技术验证阶段。今年 4 月份进入了第二个阶段，就是建造阶段，经历了迅速的成长过程。我这一年拍了非常多次，大概 50 多次，有一半的时候是失败的，所以拍到二十几次，包含了 12 个构型。构型的话，从 4 月份到 12 月份，应该有 13 种，如果说完全不同的构型有 12 种。

想要拍空间站，这个念头早就有了，我学的是天体物理，但我不是做航天的。学天体物理很自然就喜欢天文摄影，因为天文需要做大量的观测。观测的时候发现，不光有自然天体观测，也有人造天体观测，比如空间站。两年前外国人可以拍空间站这么清楚的时候，比如机械臂、航天员，我觉得这件事相当值得学习。虽然当时中国没有空间站，但是已经说了要建空间站，而且现在已经建起来了。我就想在建空间站之前把技术掌握。大家想拍的话，可以去天文通查空间站过境的时间，按照自己的地点查询中国空间站什么时候会经过你的头顶，你就去等待时间看方向，也能拍到，但这不是我们说的拍法。

如果想要拍到细节的话，必须用望远镜放得很大。放得很大就有一个问题，就是空间站跑得比较快，8 公里每秒，距离最近的时候是 400 公里左右，算一下就知道角速度是一度每秒左右，这样的情况下放得越大，从镜头滑过的速度特别快。而且它特别小，得找到精准的地方才能经过你的画面。传统的方案是算清楚什么时候经过太阳或者月亮，等在那个地方拍月亮或者太阳，然后拍到很多。但是空间站和月亮相比是很小的，这个时候即使精确到月亮大小，空间站只占画面非常小的比例，还是拍不出什么细节，但是放得更大，只能拍到更少，拍得更少，就很难利用过境的机会。比如从天宫的一头到另外一头，这个过程中只有 3-5 分钟的时间，如果只拍到 1 秒钟，空间站经过整个页面 0.5 秒，如果放更大，可能 10 毫秒就过去了，非常浪费观测机会。我们天文上拍清楚有一个方法，就是幸运成像的方法，影响我们拍清楚最大的原因是大气抖动，为了让它不虚，我们需要拍摄很多桢，拍摄很多之后，评估每一桢拍摄的品质，把里面好的挑出来，幸运的留下来叠加起来，得到比较清楚的图。如果只拍到几桢就没有素材可以挑，所以我们希望长时间的连续的拍它，拍到非常多桢，然后去里面挑选。我们就需要一个跟踪的程序，让它跟着亮点跑，这是我的跟踪程序最终运行的界面。

这样的程序怎么找？首先有一种跟踪方法，就是知道人造卫星的轨道之后算出来怎么走的，我知道这个路径之后，就可以用望远镜在相应的时间指向相应的方位，这个想法虽然非常的直接，但是有一个很大的问题，就是我们生活在真实世界。如果不是有非常好的天文台让你把望远镜调试到很好的状态，很难让望远镜的各种轴非常精准地指向你想要指的方向，因为架构本身有很大的误差，这样不可能指到想要的方位。我们有一个更值得采用的方案，就是在望远镜上支一个小的摄像机，盯着望远镜指向的方向，知道主镜指向的方向和我想要看到的目标之间差多少，然后修正差别，这叫光学跟踪合乎闭环的控制。

什么软件能实现闭环的光学跟踪？我就去网上找，有华人程序员 2010 年开发出来的软件，但是我找到的时候，这个网站已经不做这个事了。我后来联系到这个程序的开发者，说能不能让我用上这个软件，他没有理我。在我自己的软件开发出来之后，他加了我微信，说我们可以切磋一下，所以如果自己没有作品的话，就不会有人找你交流。

今年 4 月份的时候，中国空间站马上要开始建造阶段，构型非常快速在变化，而且历史上唯一变化密集的时间段，所以我开始自己开发软件。一开始有一个问题，我没有望远镜，于是我借了望远镜，其他的东西都是别人给的或者租的。今年 3 月 18 日开始开发，5 天达到第一个初始的版本，经过了连续的失败，因为有很多小的 BUG，第 17 天拍到了国际空间站。

这一年跑了 50 多次，其中有几次比较难忘，比如有一次去江西南边的赣州附近的定南县，因为是神舟 14 号航天员出舱行走，当时想去拍航天员，但是没有拍到。另一个比较难忘的时间段是 11 月初，在 10 天左右的时间，连续变化了 3-4 个不同的构型。11 月 1 日，在海南看了，11 月 3 日，跑到了浙江，11 月 5 日和 7 日跑到了江西的宿迁，差点因为疫情被隔离在当地，好在及时跑出来，为了拍第一次短体构型，到了北京之后，马上跑到怀柔，凌晨 5 点的时候拍，但是有很多雾，只能不停的擦。这是唯一一次的短体构型。

我不光拍空间站，本身是学天文的，现在做更大的项目是北大 6-8 米口径的成长型望远镜，就是建小的望远镜，之后扩建 8 米的望远镜。6 米也不算小望远镜，因为中国光学望远镜通用的只有 2.4 米，相当于落后世界 100 年，如果这个望远镜建起来之后，可以把中国望远镜落后世界年数从 100 年缩短 30 年。

你如何看待跟拍天宫的意义？