譚驍天：給月球拍張高清照到底有多難

4月24日，在中國首個航天日來臨之際，幾張高清無碼大圖佔據了科技相關新聞的顯要位置。這些略顯晦暗的照片之所以能吸引這麼多人的關注，是因為它們是迄今為止人類拍攝的清晰度最高的月面真彩色照片。而從探索月球的最初嘗試到最終向大眾公佈這些飽含着月面地理信息的高清照片，人類走過了58年的曲折長路。

在冷戰期間的第一次探月高潮中，美國和蘇聯為了獲得儘可能多的月球資料，均付出了大量的人力和物力。由於通過月表照片可以深入研究月球地理環境和地質構造，拍攝高清晰度的月表照片在兩國的探月計劃中始終都是一項重要的工程目標。但由於數碼照相技術在探月任務開始時尚不足以支撐高清拍攝（美國阿波羅11號登月時使用的CCD相機只有30萬像素），通過模擬信號進行地月通信的帶寬也不足以快速傳輸高清成像所必須的大量數據，拍攝高清月表照片就成為了一項艱難而曲折的長期任務。

1958年至1965年，美國和蘇聯相繼發射了大量以撞擊月球為目的的衞星及探測器，它們中的很大一部分甚至根本沒有機會靠近月球。即便是在成功抵達月球附近的那一部分探測器中，也只有極少部分成功向地面發回了月球照片。蘇聯在1959年發射的月球三號是其中比較有代表性，也是歷史意義比較重大的一個。它在飛略月球后向地球傳回了一張月球背面的照片。

蘇聯月球三號在1959年拍到的月球背面照片

雖然由於當時數碼攝像技術和通訊技術的限制，這幅照片的清晰度已經慘烈到了沒有畫質可言，但它在人類的航天史上仍然意義非凡——這是人類第一次看到了地面望遠鏡永遠無法企及的地方。在其後幾年的月球考察任務中，美國和蘇聯都相繼發射了一系列繞月或近月衞星和探測器，並向地面傳回了具有較高清晰度的照片。

當時正值冷戰高峯時期，美國和蘇聯都希望通過科技的進步彰顯自己的國力。而這兩個國家都認為月球考察項目的成功將會成為自己國家實力的最好證明。在這種心態驅使下，簡單的繞月或近月任務既無法拍到高清的月表照片，在工程角度上也不夠宏偉大氣，這顯然無法滿足美國人和蘇聯人的心理慾望。於是，一系列月面硬着陸、軟着陸、巡視乃至載人登月計劃被蘇美兩國近乎同時提上了日程。

下一次大跨度技術進步出現在了1964-1965年，美國發射的徘徊者系列硬着陸探測器（徘徊者7號，8號，9號）成功在撞擊月球表面前的十幾分鍾內，向地球傳回了相對高清的月面黑白照片。其中，最清晰的幾張分辨率更是達到了分米級別。

美國徘徊者系列探測器在撞擊月面前發回的照片

雖然這些照片的清晰度相較於之前有了長足的進步，但它們仍然是從垂直於月表的角度拍攝的。第一張在從月球表面以水平角度拍攝的照片，來自於蘇聯1966年發射的月球9號軟着陸器。這幾張清晰度説不上高的照片，讓人類第一次以“月球人”的視角，巡視這個荒涼的星球。

蘇聯月球九號軟着陸器

蘇聯月球九號拍攝到的月表照片

在蘇聯率先完成環繞月球，月面軟着陸後，美國的月面考察和載人登月計劃也開始加速前進。在1966-1968年間，為了接下來的阿波羅登月計劃着陸區域提供儘可能詳細的環境資料，美國進行了多次勘察者系列月面無人考察任務。它們上面搭載的照相機也為地面上的人們拍下了眾多具有科學意義的珍貴照片。

美國勘探者系列探測器拍攝到的月表照片

1969至1972年間的阿波羅登月計劃，無疑是人類歷史上最波瀾壯闊的太空計劃。1969年開始，美國發射的一系列載人月球飛行器以極高的成功率（只有阿波羅13號未能按計劃登陸月球）相繼登陸月球併成功返回地面。除了工程意義的成功，阿波羅計劃的多次任務還從月球表面採集了珍貴的土壤和岩石樣本，並拍攝了大量的高清彩色畫面。這些都為接下來幾十年間的月球相關研究奠定了堅實的基礎。

阿波羅十一號實時回傳畫面中阿姆斯特朗走下旋梯的場景

值得注意的是，在幾次阿波羅系列登月任務中，為了保證通訊的通暢，向地面傳回的畫面質量並不高，雖然採用了黑白畫面，清晰度也僅僅達到了能看清人影的成度而已。真正攝人心魄的是那些航天員手持的瑞典哈蘇相機中記錄下來的高清彩色膠捲照片。它們第一次讓地球上的普通人感受到了月球是如此的清晰，如此的真實。彷彿原先蒙在照相機前的一層“薄霧”瞬間就一掃而光，把月球從遙不可及的宇宙拉到了自家的後院。而這些照片，也在1972年之後的42年間一直保持着最清晰月面照片的光環。

阿波羅計劃中航天員手持膠捲相機拍攝的彩色高清照片

在載人月球任務中落後一招的蘇聯並沒有甘心失敗，他們也在1970年至1974年間發射了一系列無人採樣返回探測器和月面巡視器。但由於沒有航天員的參與，它們沒有能夠拍攝到高清晰度的月表照片。

1970年蘇聯月球車一號拍攝到的畫面

1973年蘇聯月球車二號拍攝到的畫面

由於蘇聯火箭專家科羅廖夫的不幸逝世和N1重型運載火箭的連續失敗，蘇聯最終在1973年取消了載人月球計劃。此後不久，蘇聯國力開始下滑，它再也無力展開新一輪的月球勘測任務了。由於競爭對手蘇聯的退出，美國1973年也在阿波羅17號任務後結束了耗資巨大的阿波羅載人月球考察計劃。在美國的凱歌和蘇聯的悲歌聲中，第一次月球探測高潮結束了。在1974年後的近40年間，再也沒有人類製造的探測器登陸月球。直到2013年12月嫦娥三號在月面軟着陸成功，中國從此開啓了第二輪月球考察高潮。

嫦娥三號和它所搭載的月球車玉兔號不負眾望，在傳回科學考察數據之外，也拍攝了大量的月球高清彩照。其中，探測器和月球車更是實現了互拍。這些高清晰度的彩色照片，把在人們視線中逐步遙遠的月球又一次拉到了大家的眼前。可歌可泣的是，在2014年初玉兔號不幸化身“月球上的霍金”之後（玉兔號在2014年2月遭遇動作機構故障），仍然拍攝了大量的超高清照片，為科學事業的發展獻出了自己的餘熱。此次發佈的“史上最清晰月表照片”就是在嫦娥三號主要科研任務完成後拍攝的。

嫦娥三號着陸器拍攝的玉兔號月球車

玉兔號月球車拍攝的嫦娥三號着陸器

嫦娥三號創造的月表照片清晰度記錄也許並不會保持太久。我國將會在近些年相繼發射嫦娥五號和四號探測器。或許過不了幾年，我們的航天員也會以高清無碼的姿態出現在“史上最清晰月表照片”中。

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