谭骁天：给月球拍张高清照到底有多难

4月24日，在中国首个航天日来临之际，几张高清无码大图占据了科技相关新闻的显要位置。这些略显晦暗的照片之所以能吸引这么多人的关注，是因为它们是迄今为止人类拍摄的清晰度最高的月面真彩色照片。而从探索月球的最初尝试到最终向大众公布这些饱含着月面地理信息的高清照片，人类走过了58年的曲折长路。

在冷战期间的第一次探月高潮中，美国和苏联为了获得尽可能多的月球资料，均付出了大量的人力和物力。由于通过月表照片可以深入研究月球地理环境和地质构造，拍摄高清晰度的月表照片在两国的探月计划中始终都是一项重要的工程目标。但由于数码照相技术在探月任务开始时尚不足以支撑高清拍摄（美国阿波罗11号登月时使用的CCD相机只有30万像素），通过模拟信号进行地月通信的带宽也不足以快速传输高清成像所必须的大量数据，拍摄高清月表照片就成为了一项艰难而曲折的长期任务。

1958年至1965年，美国和苏联相继发射了大量以撞击月球为目的的卫星及探测器，它们中的很大一部分甚至根本没有机会靠近月球。即便是在成功抵达月球附近的那一部分探测器中，也只有极少部分成功向地面发回了月球照片。苏联在1959年发射的月球三号是其中比较有代表性，也是历史意义比较重大的一个。它在飞略月球后向地球传回了一张月球背面的照片。

苏联月球三号在1959年拍到的月球背面照片

虽然由于当时数码摄像技术和通讯技术的限制，这幅照片的清晰度已经惨烈到了没有画质可言，但它在人类的航天史上仍然意义非凡——这是人类第一次看到了地面望远镜永远无法企及的地方。在其后几年的月球考察任务中，美国和苏联都相继发射了一系列绕月或近月卫星和探测器，并向地面传回了具有较高清晰度的照片。

当时正值冷战高峰时期，美国和苏联都希望通过科技的进步彰显自己的国力。而这两个国家都认为月球考察项目的成功将会成为自己国家实力的最好证明。在这种心态驱使下，简单的绕月或近月任务既无法拍到高清的月表照片，在工程角度上也不够宏伟大气，这显然无法满足美国人和苏联人的心理欲望。于是，一系列月面硬着陆、软着陆、巡视乃至载人登月计划被苏美两国近乎同时提上了日程。

下一次大跨度技术进步出现在了1964-1965年，美国发射的徘徊者系列硬着陆探测器（徘徊者7号，8号，9号）成功在撞击月球表面前的十几分钟内，向地球传回了相对高清的月面黑白照片。其中，最清晰的几张分辨率更是达到了分米级别。

美国徘徊者系列探测器在撞击月面前发回的照片

虽然这些照片的清晰度相较于之前有了长足的进步，但它们仍然是从垂直于月表的角度拍摄的。第一张在从月球表面以水平角度拍摄的照片，来自于苏联1966年发射的月球9号软着陆器。这几张清晰度说不上高的照片，让人类第一次以“月球人”的视角，巡视这个荒凉的星球。

苏联月球九号软着陆器

苏联月球九号拍摄到的月表照片

在苏联率先完成环绕月球，月面软着陆后，美国的月面考察和载人登月计划也开始加速前进。在1966-1968年间，为了接下来的阿波罗登月计划着陆区域提供尽可能详细的环境资料，美国进行了多次勘察者系列月面无人考察任务。它们上面搭载的照相机也为地面上的人们拍下了众多具有科学意义的珍贵照片。

美国勘探者系列探测器拍摄到的月表照片

1969至1972年间的阿波罗登月计划，无疑是人类历史上最波澜壮阔的太空计划。1969年开始，美国发射的一系列载人月球飞行器以极高的成功率（只有阿波罗13号未能按计划登陆月球）相继登陆月球并成功返回地面。除了工程意义的成功，阿波罗计划的多次任务还从月球表面采集了珍贵的土壤和岩石样本，并拍摄了大量的高清彩色画面。这些都为接下来几十年间的月球相关研究奠定了坚实的基础。

阿波罗十一号实时回传画面中阿姆斯特朗走下旋梯的场景

值得注意的是，在几次阿波罗系列登月任务中，为了保证通讯的通畅，向地面传回的画面质量并不高，虽然采用了黑白画面，清晰度也仅仅达到了能看清人影的成度而已。真正摄人心魄的是那些航天员手持的瑞典哈苏相机中记录下来的高清彩色胶卷照片。它们第一次让地球上的普通人感受到了月球是如此的清晰，如此的真实。仿佛原先蒙在照相机前的一层“薄雾”瞬间就一扫而光，把月球从遥不可及的宇宙拉到了自家的后院。而这些照片，也在1972年之后的42年间一直保持着最清晰月面照片的光环。

阿波罗计划中航天员手持胶卷相机拍摄的彩色高清照片

在载人月球任务中落后一招的苏联并没有甘心失败，他们也在1970年至1974年间发射了一系列无人采样返回探测器和月面巡视器。但由于没有航天员的参与，它们没有能够拍摄到高清晰度的月表照片。

1970年苏联月球车一号拍摄到的画面

1973年苏联月球车二号拍摄到的画面

由于苏联火箭专家科罗廖夫的不幸逝世和N1重型运载火箭的连续失败，苏联最终在1973年取消了载人月球计划。此后不久，苏联国力开始下滑，它再也无力展开新一轮的月球勘测任务了。由于竞争对手苏联的退出，美国1973年也在阿波罗17号任务后结束了耗资巨大的阿波罗载人月球考察计划。在美国的凯歌和苏联的悲歌声中，第一次月球探测高潮结束了。在1974年后的近40年间，再也没有人类制造的探测器登陆月球。直到2013年12月嫦娥三号在月面软着陆成功，中国从此开启了第二轮月球考察高潮。

嫦娥三号和它所搭载的月球车玉兔号不负众望，在传回科学考察数据之外，也拍摄了大量的月球高清彩照。其中，探测器和月球车更是实现了互拍。这些高清晰度的彩色照片，把在人们视线中逐步遥远的月球又一次拉到了大家的眼前。可歌可泣的是，在2014年初玉兔号不幸化身“月球上的霍金”之后（玉兔号在2014年2月遭遇动作机构故障），仍然拍摄了大量的超高清照片，为科学事业的发展献出了自己的余热。此次发布的“史上最清晰月表照片”就是在嫦娥三号主要科研任务完成后拍摄的。

嫦娥三号着陆器拍摄的玉兔号月球车

玉兔号月球车拍摄的嫦娥三号着陆器

嫦娥三号创造的月表照片清晰度记录也许并不会保持太久。我国将会在近些年相继发射嫦娥五号和四号探测器。或许过不了几年，我们的航天员也会以高清无码的姿态出现在“史上最清晰月表照片”中。

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