北京
时速2.7万公里的空间站上，怎么把星星拍成一个个清晰的光点，而不是一道道曲线？答案是一台全机械的“弹簧发条赤道仪”
这张照片用尼康Z9相机，搭配Arri Zeiss 15mm定焦镜头（光圈T1.8）拍摄，而它之所以能把星星拍得如此“定”，靠的是一套他专门为空间站定制的机械赤道仪。
从空间站“穹顶舱”（Cupola）拍摄的银河与地球夜景，星光清晰锐利，几乎没有因轨道运动产生的拖影
图源：NASA/Don Pettit
一、问题：空间站飞得太快，星星都被拍成了线
国际空间站以约2.7万公里/小时的速度绕地球飞行，为了始终保持对地球的固定俯视角度，空间站本身还会围绕俯仰轴持续缓慢转动。这意味着，如果用长曝光拍摄星空，星星在画面里不会是一个个清晰的光点，而会被“拖”成一道道弧形轨迹线。
在地球上，天文摄影师早就有解决方案，“赤道仪跟踪装置”，通过匹配地球自转速度来抵消星星的“视运动”，让长曝光下的星星依然保持清晰的点状。这位宇航员意识到：既然地面上的赤道仪能匹配地球自转，那么在空间站上，也应该能造一台专门匹配空间站轨道运动速度的装置。
二、解决方案：一台全机械的“弹簧发条式”赤道仪
于是，一套定制相机云台在莱切斯特理工学院（RIT）的团队协助下被专门设计制造出来，通过一套60齿与90齿配合的齿轮系统，让云台每90分钟自转一圈，精确抵消空间站的轨道运动，使得远处的星星在长曝光画面中，最终呈现为一个个固定的光点，而不是拖痕。
从本质上说，这是一台“靠卷簧动力驱动的模拟机械赤道仪”，完全机械结构，没有任何电子元件。
安装在国际空间站舷窗旁的定制机械赤道仪云台，齿轮结构清晰可见，一旁固定着尼康相机与长焦镜头
图源：NASA/Don Pettit
三、为什么非要做成纯机械的？
这套装置整体由铝材加工而成，之所以坚持做成“全机械、无电子元件”的结构，是为了绕开NASA对上行货物极为严格的用电安全审批要求——面对种种限制，团队只能“靠创意想办法”，最终用一套纯机械的齿轮与发条结构，实现了原本需要电机驱动才能完成的精密跟踪运动。
“摄影，是向全人类分享人类探索新边疆这段旅程的重要方式。” ——该装置设计者，NASA宇航员
四、从“任务72”到博物馆展柜
服役任务：第72次国际空间站长期考察任务（Expedition 72）
核心结构：60齿与90齿配合的齿轮系统，每90分钟自转一圈，匹配空间站轨道周期
动力来源：卷簧发条，完全机械驱动，无电子元件
材质：铝合金整体加工
任务结束后去向：安全带回地球，将在莱切斯特理工学院（RIT）展出
值得一提的是，这并不是这位宇航员第一次“自己动手造设备”。早在“第6次考察任务”（Expedition 6）期间，他就曾用舱内的备用零件，自制过一台用于夜间城市摄影的“谷仓门式跟踪器”（barn door tracker），但遗憾的是，那台装置后来在一次大气层销毁式垃圾处理中，随着废弃物一同烧毁，没能留存下来。
这一次，这台凝聚着轨道摄影智慧的机械赤道仪终于被完整带回地球，未来将作为展品，向公众讲述这段“在太空里用齿轮追星星”的故事。
参考
//x.com/astro_Pettit/status/2083655015240016368
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