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10 月 31 日,随着梦天实验舱发射,中国空间站天宫号的建设进入了收尾阶段。
在全网的热搜里,我们发现了在距离天宫号 400 公里外的地面上,知乎答主、天体物理学博士刘博洋一直用自己的方式为空间站的建设全程留下了珍贵的民间影像资料。
2022 年 4 月,32 岁的刘博洋凭借自主开发的光学跟踪技术,成功拍出迄今为止最高清的中国空间站特写影像,成为国内采用该技术拍摄到高清中国空间站的第一人。
此后,他又拍摄了四十多次中国空间站,记录下了中国空间站从最小构型到最大构型的完整过程。他意外发现,自己不小心成了见证历史的人,成为了「人造天体跟踪摄影的时代」的先行者。
在刘博洋的视频下,很多网友「跪」了、「哭了」,「知乎该有的样子。」
也有人感叹:这事不难——可惜大家都困在两点一线,房子孩子。刘博洋承认,自己确实可能不是做这件事的最佳人选。但是他确实做到了。
这背后,是一个什么样的故事?我们跟刘博洋和他的朋友们聊了聊。
戳视频
看刘博洋如何把「中国空间站装进相机」
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天上的东西是什么

哈勃望远镜发射那年,1990 年,刘博洋在内蒙古呼和浩特出生了。母亲是英语老师,父亲是体育老师,童年在没有大量补习和鸡娃的自由空间下成长。
3 岁时,刘博洋做了个梦,月亮被太阳挡住了,一角变得越来越亮,越来越亮,最后直接曝掉了。这其实是他理解中的「月食」,因为白天妈妈刚给他讲了日食。
1994 年,4 岁那年,奶奶家的黑白小电视上,电视里播出新闻,一颗彗星被木星引力俘获,当晚将撞击在木星上,刘博洋脑袋里的烟花瞬间炸裂,他想象中,彗星会像绚烂的烟花在木星表面嘣开。于是他缠着妈妈,要半夜起床观天象,但这是肉眼看不见的。
奶奶家的电视机上有个触摸按键,每次一有苍蝇坐上去就会换台。「我就是在这样一个电视上看到这个新闻,那个场景一直留在我脑中。」
那颗彗星相对于木星实在太小了,就像往大海里投了一颗小石子,但也在刘博洋心里投下了石子。
刘博洋在北京·古观象台留影
此后父母带他去北京参观了很多博物馆,在一众博物馆中,刘博洋对天文馆情有独钟。于是,回家之后,父母便托朋友从北京天文馆买了一台望远镜给他,那是一个 60 毫米口径、700 毫米焦距、带赤道仪的标准入门望远镜,当时卖 700 块钱,相当于父母两个人的一、两个月的工资之和。
自此,内蒙古半夜的阳台上多了一个抬头看天的小男孩。
上高中进入天文社,刘博洋当上了技术部部长,自己还半斤八两,还得给其他同学讲课,他开始带着虚荣心和羞耻心恶补天文知识,这才发现,自己手里的这台小望远镜,能看得东西多着呢,土星的光环、木星的卫星,彗星,还可以寻找星团、星云、星系……
刘博洋陷进去了,尤其痴迷木星。有段时间,他每天晚上都在阳台观测木星,刷牧夫天文论坛,看大佬发帖,睡眠严重不足,直接导致成绩从年级前几十降到了两百名,甚至落选了火箭班,丧失了参加青奥赛复试的机会。
这事儿对从小成绩好的刘博洋是很大打击。
痛定思痛,他决定暂时收起望远镜,集中精力读书,重新杀回了火箭班。
「这件事让我认识到,人只要 focus 就可以做出非常惊人的改变,只要我投入到一件事情中,我一定可以把它做成。我永远不会被打倒。」
高考完填志愿,刘博洋面前的选择不多。
他从来没有考虑过学什么专业能挣钱,考虑的无非是进物理学院的物理系还是天文系。
因为那年高考比平常差了些,考了 650 多分,加上北大自主招生的 20 分,天文专业降分 10 分,刘博洋进了天文系。那年北大有三个降分专业,天文、考古、地质,都是所谓「冷门」专业。
北大天文学专业这年降分有个特殊背景,天文系此前每年从物理学院大三学生中内部招生,结果生源少到 5 位以内,老师感慨再不想办法就没人了,于是重新开始独立招生,降分求才。
重启独立招生,果然招到了 24 个学生,不过,刘博洋盘了下,毕业以后,包括自己在内,这届还从事天文相关的工作的,也只剩下 3 个人了,有的转到数学物理航天计算机教育,还有去卖飞机的拉小提琴的。
「天文确实还是一个所谓冷门专业。至少从收入上来说,研究机构一年二三十万的收入,跟金融、互联网行业上百万的收入还是有很大差距的。」
冷门不会影响刘博洋的热爱。「只要你一直盯着天空看,就能看到很多别人看不到的东西。」
从人类原始的好奇出发,刘博洋一路读到北京大学和西澳大学天体物理学博士,成了知名的天文科普创作者、天文摄影师。

追空间站的人

刘博洋想拍国际空间站已经好几年了。2020 年,刘博洋在西澳大学读博,因为疫情滞留了半年,就已经开始想拍摄空间站了,但是尝试了很多方案都没有成功。回国之后也一直在试图寻求不同的追踪软件。
真正开始下决心,要自己「肝」一套光学追踪程序出来,一是吹牛吹出去了,二是确实穷,舍不得花几万块买现成的。
2022 年 3 月,刘博洋作为科普博主参与了一档电视节目《未来中国》,有一期节目与中国空间站相关,刘博洋意识到,今年是中国空间站建设最密集的一年,从天舟三号撤离空间站,到天舟 4 号的发射,神舟 14 号发射,再到之后问天实验舱,梦天实验舱,还有神舟 15 号发射等,中国空间站每个月,甚至每一天的形态都可能不一样。
「如果我不能在天舟 4 号发射前,搞定这个跟踪拍摄空间站的技术,我就会错过这一切,我就不能用这种高清放大特写拍摄的方式去记录中国空间站整个成长的过程。」
于是刘博洋当时就给自己下了一个死命令,必须在 3 月底之前开发完成这样一套技术。
3 月中旬,一行代码都没写的时候,刘博洋就跟节目导演说能干成。「要不是上海疫情导致节目延迟,多出好多时间做开发,我牛皮都吹破了……」
空间站过境时的移动速度高达每秒 7.68km,相当于手枪子弹出膛速度的 20 倍,每 92 分钟可以绕地球一圈,靠人力实现稳定跟踪几乎不可能。「如果望远镜定着不动,不到半秒钟就飞过去了,很难记录它的动态影像。
3 月中旬,北京罕见的春雪中,刘博洋昼伏夜出,每餐两个肯德基鸡肉卷,用了 5 天时间就写出了这个程序的最初版本,可以实现让望远镜在家里墙上追踪激光笔的光点,然后又用了 12 天时间进行测试,终于第一次拍到了国际空间站。
刘博洋拍空间站有个「铁三角」,龟龟,博洋的好友,文科生,主要负责他不被饿死,偶尔负责吐槽他,磨练他的意志。
王卓骁,清华天体物理学博士,两人在大学时是各自学校天文社一哥,顺理成章成了好朋友,他更多是精神支持:「为了博洋不要耗尽生命,一个良好的策略是雇一个程序员。」卓骁建议。结果刘博洋慷慨了一段「技术这种东西就是用进废退」的豪言,卓骁只好鼓励他「这个心态真好」。过了一天卓骁又问:「博洋还活着吗?」「活着。还在调代码。」
大概第 31 天的时候,经过不断失败、调试之后,「铁三角」第一次拍到中国空间站。
提前寻找了很多过境点,要考虑天气,还要考虑交通便利。
4 月 19 日,中国空间站过境河北-山东一线,夜空晴朗,刘博洋和伙伴们驱车三个小时,从北京开到了河北衡水的郊外。
在一个蛙声阵阵的池塘边(后来发现在衡水中学门口),支棱起设备,从晚上八点待到第二天早上四点,终于等到划过漆黑夜空的中国空间站。寻星镜捕获到了小小光点,赤道仪应声而动,望远镜紧紧跟住,中国空间站稳稳地出现在了刘博洋的屏幕中央。那一刻,所有人都忍不住欢呼起来。刘博洋成功了。
「那一刻对我来说就像奇迹,等于我们把远在 400 公里高速路上行驶的巴士的形状拍出来了。」龟龟解释。
首次成功拍到中国空间站只是开始,刘博洋启动了逐天模式,北京、海南、陕西、广东、甘肃、江西,40 多次为中国空间站拍「写真」。
5 月 10 日,带着 200 公斤的设备和适配火箭跟踪新程序提前 14 天到海南文昌,拍了两秒,「一秒入云」。
5 月 21 日,(因为疫情)不敢回北京,流浪快一个月了。
6 月 1 日,在兰州机场拖东西,有辆行李车一侧轮子歪了,橡胶轮胎和外侧塑料摩擦起电,五步一小电,十步一大电,「电死我了。」
9 月 1 日,在赣州,抓航天员出舱失败:过境前 10分钟,晴;过境时,漫天云。
在龟龟作为女生眼里,拍摄是真真正正的体力活,苦差事,一点都不浪漫。
得看什么时候过境,在哪过境,看天气如何,试过太多次。有次在西安拍摄,提前7天看是晴天,飞过去发现又有云,需要立刻在方圆几百公里内去找 24 小时内天气最好的地方。毕竟每一次过境的时机都很珍贵。
她本身对拍摄没有太大兴趣,只是不忍心看 100 斤的刘博洋一个人去搬 200 公斤的设备。为了找到一点乐趣,她开始拍视频记录下博洋拍空间站的过程,分享到网络上。
今年 8 月 1 号,在北京西红门的大马路边,博洋和龟龟拍到了当时中国空间站全球最清晰的影像。
当天原本打算在在自家楼下(霍营)拍,天上突然起了云,两人赶紧叫的士,大半夜去找一片没有云的天空。当时离空间站过境只剩下 2 小时,而刘博洋把望远镜等设备组装起来的极限速度是 1 个小时,所以路上的时间必须控制在 1 小时内。玩得就是心跳。
到了西红门一个公园门口,求了半天,保安不给开门。最后决定就在附近的马路边上架起机器。
不论此前多么慌乱,在监视器前坐定的刘博洋都严肃极了。
龟龟的镜头里,博洋一个人像个团队:「运行程序,报错修正,60 秒主相机开机,20 秒……望远镜走起来了,没有发现目标,可能是云,可能是灯太亮。」
「看到了看到了!」龟龟喊起来。
「进入画面——完美,完美完美完美。拍着了。好清楚啊,好清楚啊,太阳板都拍进来。」刘博洋像孩子一样笑起来。
「哇,太夸张了,牛。」龟龟也激动不已。在一旁无所事事的司机都忍不住凑了过来。
视频下,网友怒赞「大马路边干这种高精尖的活,佩服」,「一个人干出了一个团队的感觉,还倒数」,「道路旁边,灯光干扰,马路尘雾,大车造成的震动,这能拍出来也是不容易」,「看得我热泪盈眶」,「司机师傅有眼福了」。
也有人质疑,为啥不找个大楼楼顶拍?刘博洋回复:我没有在凌晨三点在一小时内找到北京任一屋顶的人脉。
有什么条件办什么事儿,这是刘博洋拍摄空间站过程中最大的成长之一。「阿雷西博射电望远镜的创始人说过,在造大望远镜的过程中,就是 shrinking your dream 的过程。虽然最后的方案不如你梦想的那么宏大,但是这事儿你还是把它做成了。」
火了以后,很多网友羡慕他家里有矿,有钱有闲,才能玩天文摄影。刘博洋还专门做了一条视频辟谣,说自己去年 11 月最穷的时候,余额只有 23 块。
他拍摄的全套设备,价值 4 万块的望远镜是找朋友借的,游戏摇杆是卖了几幅图换的,价值 3 万的 R5 相机一开始也是租的,行星相机是测评送的,除了相机租金以外没有花一分钱——「大家都想坐享其成,花钱就能做。」龟龟说。
刘博洋开发光学追踪程序成功跟拍后,很多网友求他开源,刘博洋承诺成熟稳定后开源给更多爱好者。也有很多厂商找他谈合作。他不小心以一己之力弯道超车了很多专业厂商。

「这个社会对于有目标有决心的人是非常友善的」

拍空间站让刘博洋名声大噪,但在好友眼里,做科普时的刘博洋才是最光芒四射的。
每当要科普一个天文发现,刘博洋都要花一周左右时间看各种最前沿的英文资料。真正动手写可能几个小时就能完成,但看资料时总觉得无穷无尽,他得逼着自己马上动手写才能停下来。
刘博洋调侃,自从开始全职做自媒体,花在科研上的时间比读博时多多了。
刘博洋是和知乎一起成长起来的科普创作者,赞同最多的一条回答是关于首张黑洞照片的长文。
网友的问题五花八门,脑洞大开,经常成功地引起他科普或挑战的兴趣,比如「情感有质量吗?」「有,因为它有惯性。」
他还「友情承接」科研项目的传播,师弟在 Nature 上发文章,刘博洋虽然很「酸」,但是也很乐意能帮忙扩散他们的探索和发现,搞科研是很寂寞的,让更多人知道他们在做什么,也是一种安慰和鼓励。
刘博洋的导师,FAST 首席科学家李菂曾评价,「刘博洋可以不做科研,但如果不做科普就是一大损失。」
「刘博洋(左一)和就读博士期间的中方导师、中科院国家天文台研究员李菂(中间)」
刘博洋清楚地知道,科研不是自己最擅长的,科普才是,我国做科普的专业人士太少了,NASA 有很多顶级科学家做科普。他也很享受被天文爱好者和粉丝关注甚至挑战的过程,这让他充满动力,且不孤独。「我做的事情也是大家想做的,大家希望我能够做成。」
有次他去敦煌拍摄,物流出了问题,需要紧急寻找一个专业三脚架,一位深圳大哥把三脚架借给他,一位朋友的朋友,立刻坐飞机把三脚架人肉运到了敦煌。
他还会收到很多私信。
有个 29 岁计算机专业的网友,受到他开发程序拍空间站的启发,也想跨考天文学博士,说自己目前在国企比较稳定,「可以干一辈子」,但不喜欢工作内容,想做天文相关的工作。
还有个孩子妈妈,说儿子很喜欢刘博洋,觉得他很酷,问他视频背景里的窗帘是在哪买的。
我们为什么要研究天文?普通人为什么应该了解天文?用刘博洋导师的话来说,第一个是它在那儿,你总不能瞎,抬头就看见了,看见了你就需要记录它,需要研究它。第二个是满足个人和群体的好奇心,我看一亿光年以外有什么用?可能永远没有什么用,但是我们以人类整体的好奇心为驱动,我们去扩展整个全人类的视野。
刘博洋多次在科普发现的文章中激昂地表达,希望自己能活得更久一点,见证「大航天时代」的开端,看到科幻片里的幻想变成现实:比如拥有探测地外文明的雷达,有可能有生之年第一次找到宇宙中其他的智慧文明;有机会看到人类去月球火星进行大规模开发,建立科研基地或者微型城市。「一百年前,去南极非常困难,但现在普通人也可以去旅游。」
龟龟眼里的刘博洋一点都不浪漫,唯一一次送女友花是因为半夜看到老奶奶卖花很辛苦。
但刘博洋也是「天文级」浪漫的人,他会一个人在望远镜里盯着十几秒的超长流星轨迹,全程尖叫。
在冷湖理论意义上绝对的黑中,为扑面而来的绚烂银河写诗,「深深浅浅像天鹅绒」。在昼伏夜出、熬夜肝程序、一次次修复 bug 之后,镜头终于捕捉到了调皮的空间站,连喊四次完美。
三十而立,刘博洋也有同辈压力和父母催婚的压力,但他还有太多想做的事需要投入。
完成对中国空间站整个建设过程的特写记录,从最小构型到最大构型。
「地球升起」项目:做一个小火箭,用高空气球把它吊升到 3 万米左右,然后在高空发射出去。
太空摄影,在太空中去看地球和其他天文现象。
……

刘博洋还在积极筹划建设自己的天文台,希望能在冷湖建设具有国际国内领先水平的个人天文台,不只是玩儿,也能做成一些科研级别的发现。
拍摄空间站的过程让他体验到,这个社会对于有目标有决心的人是非常友善的。「有时候也会担心,万一我现在维持生计的模式是不可持续的,万一明年不行了,或者 15 年之后不行了怎么办,但是又觉得很多事情没有办法做那么长远的规划,只能不断地在现在已有的条件上去努力,试图找到一个出路,但是可能不一定会立即有答案。」
作者:张松鼠
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