##90后博士自编程序拍摄中国空间站

那一刻，刘博洋意识到，自己捕捉到了中国空间站建设中一个独一无二、可能不会再出现的构型。凭借自主开发的光学跟踪技术，刘博洋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

正文摘要:

那一刻，刘博洋意识到，自己捕捉到了中国空间站建设中一个独一无二、可能不会再出现的构型。凭借自主开发的光学跟踪技术，刘博洋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。这段影像也成为中国空间站关键性历史时刻的绝版记录。4月19日，当刘博洋第一次拍到中国空间站的时候，“天舟三号”处于天和舱的后向对接口。这是刘博洋尝试拍摄追踪中国空间站的第5天，距离他设定的小目标，“10天内拍到中国空间站”，时间已经过去一半。届时，中国空间站将成长为完全体。90后博士自编程序拍摄中国空间站究竟是怎么一回事，跟随小编一起看看吧。

与长安第二代CS75PLUS一起巡天宫 驭山海

最近，参与了长安第二代CS75PLUS发起的一项活动—巡天记。该项目邀请天文物理学博士-刘博洋，立志拍出全球最清晰的空间站照片。在此之前，刘博洋博士就自编程序，拍摄出迄今为止最高清的中国空间站特写影像

此次活动主题叫巡天宫驭山海，从名字就可以看出，拍摄空间站是其中一项重要内容，而另一项就是一场深入无人区的长距离深度试驾了，这对长安第二代CS75PLUS的产品实力无疑是一项挑战。

我们落地敦煌，一路经过玉门关、雅丹地质公园、伟人服务区以及月球实验基地。

魔鬼雅丹、黑戈壁等，这一路风景真的很壮观。

但是这个路况说实话，真的太差了。还好第二代CS75PLUS搭载的是蓝鲸2.0TGDI配合爱信8AT，这种状态下也是动力十足，不惧困难一路向前。同时搭配540°全景影像随时观察车辆底盘情况，轻松跨越陡坡路段。还有新一代IMS智能交互系统等智慧科技配置，轻松读懂用户需求。

除了路上的风景，还有夜晚观星等活动，大西北的风景真的绝美，不论是从身体还是精神来说，远离城市喧嚣感觉得到了释放。

这几天，刘博洋博士不断测试拍摄，终于不负坚持，拍摄出更清晰的天宫站空间照片！不懈向上，永不言弃的精神真的是吾辈楷模，这与长安第二代CS75PLUS的传播口号如出一辙。吾辈敢当！不论是苛刻挑战中表现出的品牌精神还是自身的产品实力都是对吾辈敢当的印证！

下次有这样的活动希望还可以有机会跟随第二代CS75PLUS一起，共同见证祖国的大好河山！作中国敢当热血好青年！

爆肝17天，他自编程序拍到了中国空间站

那一刻，刘博洋意识到，自己捕捉到了中国空间站建设中一个独一无二、可能不会再出现的构型。

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今年4月，32岁的天体物理博士刘博洋登上了微博热搜。

凭借自主开发的光学跟踪技术，刘博洋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。

图源快手@天体物理博士刘博洋

镜头里，中国空间站两侧太阳翼舒展，银色轮廓缓慢转动，堆叠出网纱般的质感。画面一经发表，就受到新华社等数十家主流媒体的报道。航天博主@Spacelens云上天镜指出：“这可能是未来一段时间在地面拍摄中国空间站最高清的画质了。”

对中国天文爱好者来说，这个画面有着特殊意义。在此之前，国外天文大神在人造天体跟踪精度上的成就，是绝大多数国内民间爱好者难以企及的。有人屡屡尝试却不得其门，“拍过很多次过境，也尝试过用C11（口径为11英寸即27厘米的天文望远镜）守株待兔式的拍摄，但都失败了。”

刘博洋拍摄的影像打破了这段历史，有人转发他的微博以示庆祝，“（刘博洋）开启了人造天体跟踪摄影的时代”。

这段影像也成为中国空间站关键性历史时刻的绝版记录。4月19日，当刘博洋第一次拍到中国空间站的时候，“天舟三号”处于天和舱的后向对接口。两天后当他再次拍摄时，“天舟三号”已经绕到了前向对接口。那一刻，刘博洋意识到，自己捕捉到了中国空间站建设中一个独一无二、可能不会再出现的构型。

此后空间站建设过程中的每一次变化，都可能成为下一个独一无二的瞬间。刘博洋的目标明确，“我想全程跟拍中国空间站的建设，记录下中国空间站逐渐建设壮大，并最终成长为完全体的完整过程。”

他想成为那个亲手记录历史的人。

2022年3月中旬，一场雪冻住了北京刚刚冒头的春意。

龟龟无暇欣赏窗外的雪景。整个三月，她、刘博洋和王卓骁，三个多年好友组成的追拍中国空间站的“铁三角”，正连轴转地通宵工作。来到三月底，三人小群的问候语变成了，“博洋还活着吗？”

这是刘博洋尝试拍摄追踪中国空间站的第5天，距离他设定的小目标，“10天内拍到中国空间站”，时间已经过去一半。几天前，“根据空间站运行轨道参数实现拍摄”的方法失败，刘博洋将代码推倒重来，一切又回到原点。

刘博洋跟拍空间站的想法由来已久。在他之前，国外的天文爱好者用自己开发的“土方法”成功拍到了国际空间站的高清影像。而在国内，这一领域还无人突破。

最开始，刘博洋想到手动跟踪，但人的肌肉会发抖，可能会让画面不稳定，跟进不及时，从而错失空间站的部分行径过程。后来，他又想到把手动变成自动，起码代码不会发抖。

去年，刘博洋曾在硅谷一个华人程序员那找到一个追拍软件，但被告知“程序已经停止更新”，后来又陆续找到一些软件，不是一打开就崩溃，就是软件无法匹配相机，又或是操控望远镜和相机转动追踪的游戏手柄无法匹配软件。

今年三月，刘博洋又打听到国内一个厂商正在开发空间站跟拍软件。但是，在得知软件可能要卖好几万元时，他放弃了。“之后我就断了找别人软件的想法，毕竟咱还是穷人。”作为一个“穷人”，他的相机是租来的，望远镜和道仪是借的，运跟拍算法的电脑是前友送的，连游戏柄都是刘博洋找学同学“讹”来的。

一气之下，刘博洋放弃了使用别人软件的想法，决定自己动手写代码。

4月16日，随着“神舟十三号”完成既定任务后返回地球，中国空间站结束了关键技术验证阶段，正式开启建设阶段。

从那时开始的每一个月甚至每一天，中国空间站的形态都可能不一样。它将在五月迎来“天舟四号”货运飞船，在六月迎来“神舟十四号”载人飞船，今年下半年迎来“问天”、“梦天”实验舱，年底，“天舟五号”和“神舟十五号”也会成为中国空间站的新客人。届时，中国空间站将成长为完全体。

刘博洋想完整记录下空间站逐渐建设壮大的过程，这意味着必须，他要在5月10号之前完成拍摄空间站技术的攻坚战。

“这就是我当时通宵工作改代码的原因，我在和时间赛跑。”刘博洋说。

3月18日，正式启动自主编程的第一天，刘博洋实现了用游戏手柄，控制承载望远镜的赤道仪的转速。第二天，他根据轨道参数算出了望远镜的指向，成功实现粗略跟踪，再用游戏手柄，实现了对望远镜的手动微调。

第三天，他来到了北京一个地上停车场做首次尝试，结果失败了。后来复盘，刘博洋猜测原因，“轨道信息难免有误差，而且用这种方式‘盲跟’，误差是越积累越大的，所以这肯定不是正确的解决方案。”

天文人“摆摊”现场

没有时间懊悔，另一个想法在他脑海里快速酝酿成型：既然空间站不根据我算出的轨迹走，那它走到哪儿，我就跟到哪儿。“光学识别追踪”拍摄法由此而来：通过自动控制程序，让跟踪装置自动识别出空间站，然后捕获、跟踪、拍摄。

但空间站的移动速度比想象要快得多。过境时，空间站划过整个天空需要5分钟左右，其中开始和尾声段较慢，“过顶”时最快。“中国空间站过顶时最快可以达到每秒1.2度，如果望远镜定着不动的话，不到半秒钟空间站就滑过去了。”

“笨拙”的赤道仪如何跟上像流星一样高速运行的人造天体？没有人告诉刘博洋答案。

“跟是跟上了，过境前三分钟sharpcap软件崩溃破坏了校准，所以主镜估计啥也没拍到…”受访者供图

那段时间，刘博洋每天熬通宵工作。深夜是最安静的时候，没有干扰，适合思考。到了早上五六点，他睡几个小时，中午吃几口饭，下午再继续工作直到第二天清晨。

3月23日，适逢中国空间站又一次过境，刘博洋满怀信心第二次试拍，又失败了。“这次失败的理由非常弱智，我刚新租了一个新相机，相机来不及和望远镜合练，调试时间很紧张，我明明追上了空间站，但就是对不上焦。”刘博洋说。

3天后的3月27日，第三次试拍，寻星镜没有找到目标，“尾随”失败；

3月31日，“尾随”成功，但望远镜没有根据程序走，“抓捕”失败；

4月2日， “尾随”“抓捕”都成功了，但望远镜和寻星镜“断联”，又一次失败……

4月3号国际空间站跟踪绩效，高精度稳定跟踪维持了2分钟。受访者供图

前五次尝试全部失败，刘博洋记不清具体走了多少弯路。所幸在不断总结、修正、完善算法的一次次尝试中，他的寻星镜、赤道仪、相机和望远镜变得越来越听话。

有一次，他复盘追拍程序时，看到网友在评论区留言“你这个用的是PID吧？”他搜索了一下，发现所谓“PID”是自动控制学界一套经典的控制理论，缺乏工科背景的自己闻所未闻，同时惊喜地意识到，经过十几天的闭门造车，自己的程序使用的正是“PID”的思路，也就是说，他在无意间已经“重新发明了轮子”。刘博洋哈哈笑起来：“事实证明人家经典理论真的有道理的。我自己发明出来的轮子虽然可以用，但是是方形的，特别抖。”第六次尝试，刘博洋终于第一次拍到了国际空间站，他开始朝下一个目标，中国空间站进发。

“我们那时一直在算时间，全国各地找中国空间站的过境点，还要考虑天气，天气不好，就是过境也拍不到。没有一点云，没有一点雾霾，才能达到很好的拍摄效果。”龟龟说道。

中国空间站的途经轨迹是一条带状区域，拍摄的位置要和它的垂直距离尽可能近，否则拍出的图像不清晰。过境点要交通便利，最好从车站机场自驾四个小时就能达到，“如果附近有一个酒店可以让我们休息就更好了，没有的话就连夜开车回去，或者睡在车里。”

外出拍摄的设备装满了8个行李箱，重量近200公斤

4月19日，中国空间站过境河北-山东一线，晴朗的夜空像是大自然给刘博洋的礼物。他和伙伴们驱车三个小时，从北京开到了河北衡水的郊外。把装备都安置妥当后，刘博洋抬头，发现自己正好在衡水中学的门口。

一行人从晚上八点待到第二天早上四点。衡水外面是一片大野地，月光柔和静谧，洒在尘土飞扬的地面。凌晨时分，中国空间站出现在漆黑的夜空中，寻星镜捕获到了这一光点，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。

在掌声和注目之后，刘博洋没有停下。他并不满意空间站的“高糊”画质，国际空间站的高清图片印在他的脑海里，“我要做全世界范围内技术最顶尖的那一个。”

4月19日之后，他们先是回到北京拍摄，然后是海南、陕西、广州、嘉峪关，最后回到北京。一次次完善、改进算法后，6月12日，在嘉峪关，刘博洋第一次拍到了“有人”的中国空间站——6月5日，三位航天员搭载“神舟十四号”飞船进入天和舱，开始了在轨六个月的生活。

“不知道上面的三个航天员，在空间站经过嘉峪关的时候，会不会回望酒泉卫星发射中心，和此刻的我遥遥相对，来一个天地交互。”在寂静的夜色中，望远镜发出幽幽的光亮，照亮了刘博洋。

出生于内蒙古呼和浩特的刘博洋，在1994年第一次有了与天文有关的记忆，是源于一台老旧的黑白电视。

刘博洋记得特别清楚，奶奶家是开饭馆的，饭馆的房间里有一台特别小的电视。“电视的换台键是触摸的，碰到它就会换台，所以每次有苍蝇停到按键上，电视都会自动换频道。”

在那台小电视上，4岁的刘博洋看到了“一颗彗星被木星引力俘获，今晚会撞上木星”的新闻。“我以为会像礼花一样，撞上去嘣一下就炸开了，所以就跟我妈说，晚上叫我起床看彗星撞木星。”刘博洋笑道，“但其实啥都没看着，一个是因为它俩离地球实在是太远了，不可能有那种震撼的效果，第二也因为彗星的撞击点处于木星的背侧，在地球上即使是用世界上最大的望远镜看不到，而且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。”

刘博洋的母亲是一位开明的中学英语教师，对教育十分重视。在刘博洋三岁的时候，母亲给他讲幼儿趣味百科全书里的科学小故事。到6岁上小学之前，刘博洋的父母已经带他游遍了北京大大小小的博物馆。

参观天文馆两个月之后，父母花700块钱给刘博洋买了一台60毫米口径、700毫米焦距的折叠式望远镜，还带一个赤道仪。在很长一段时间内，他都不知道怎么摆弄这个昂贵的玩具。“其实我根本不会用，我只会拿它看月亮。”

高中入学，新生刘博洋凭着看了几年月亮的莫名“自信”，报名加入了天文社。天文社是有入社考试的， “我在考卷上乱涂乱画瞎答一气，结果竟然误打误撞考了个第二名。”

在刘博洋进社时，高中的天文社已经成立了五六年，一位日本友人捐赠给学校的唯一一台大口径反射式望远镜，是天文社的“镇社之宝”，当初创社的学长学姐们仍会不时回到高中，联络当地的天文爱好者协会，带着学弟学妹们观星。

凭着这些契机，刘博洋第一次有了野外观星的体验，在双筒望远镜里，灿烂银河扑面而来。追星星的路，在刘博洋眼前变得清晰起来。

高考那年，刘博洋以高过分数线2分的优势考进了北大天文学系。进入北大后，“神仙打架”的课堂让刘博洋遭遇到了前所未有的挫败感。刚入学时，全班只有刘博洋一人有天文底子，大一的天文基础课，他考了全班第一，还当上了这门课的课代表。但其他科目学起来却十分吃力，他每个学期都竭尽全力地学，成绩可能刚够及格线，和他朝夕相处的同学们却轻松地考到了80、90多分，甚至满分。

“在北大物理学院学习真是一个非常毁灭的事情，因为人与人之间的差距真的非常大。”在北大遭受的学术挫败，让刘博洋逐渐清晰了自己的方向——或许，完全投身于天文学术研究并不适合他。

做学术，概括起来就是每天没完没了地读文献，思考研究方向和目标，然后编程改代码，打报告申请观测，收集然后处理数据。顺利的话可以整理出结论，然后写文章、投稿，收到审稿意见后再反复修改。发表成功，再启动下一个研究。如此循环。

“天文学术界有一句很有名的俚语，‘Publish or Perish’，就是‘要么发表，要么去死’，因为研究成果是能证明你努力工作的唯一凭据，你没有发表，就相当于你没有工作过。”刘博洋说，“搞科研是很‘卷’的，因为科研的本质就是要比第一。”

当同学们畅游于天文学术海洋中扣响知识圣殿的大门时，刘博洋选择了成为播撒星星之火的那一个。

他加入了北大天文社，做到了副社长，连续两年带队远征观测日全食，大二时主动承办起北京市高校天文社团研讨会，在会上成立了北京市高校天文社团联盟，大三时发起了全国天文社团发展论坛。这一论坛在整个2010年代，成为了全国天文社团每年一度的大型“团建”盛会。

他走过了当年高中学长学姐们带他入门的老路，甚至做得更出色。

当他在大学“不务正业”时，开明的母亲像小时候一样，给予了刘博洋最大程度的支持。大学毕业后，刘博洋已经很少向父母要钱养爱好。

在澳洲读博时，奖学金和稿费负担起了刘博洋的生活，但这些钱禁不住几次花钱如流水的外拍。龟龟笑着接过话茬：“在澳洲遇见他的时候，他完全颠覆了我对北大学子的认知，怎么天之骄子混成了这个样子。”

等到刘博洋的摄影作品和文章逐渐可以变现时，家中的情况却变得不太好了。因为一些原因，母亲失业，家中负债达到了200万。刘博洋一下子从“一人吃饱全家不饿”，变成了需要额外挣钱帮家里还外债的人。“我写科普文章、发视频的自媒体号，接到的商单少得可怜，这些钱买点器材，出去拍几次照就花光了。很长一段时间里，我的账户余额都是在1000块钱人民币以下。”

当一个新奇的点子突然冒出来时，他会被昂贵的器材费用和交通住宿费劝退。但刘博洋并不觉得沮丧：“长期没钱的状态，导致我反而更喜欢把便宜的设备用到极致。”

2021年8月，刘博洋和王卓骁裹着棉袄，爬上了海拔4200米的青海冷湖赛什腾山。

这片人迹罕至的高海拔山区，是被中国科学院国家天文台、著名天文学家邓李才教授团队历时三年勘探，选为国际一流天文台址的地方。这里的天光黑暗程度逼近理论极限，是世外桃源般的观星天堂。

刘博洋觉得，在照片中看到银河和实际看到银河，感受是非常不一样的。“它直接地投射到你的眼睛上，像天鹅绒一样毛茸茸的深浅错落，那种震撼无法用言语形容。”

“天文像一团幼小的火苗，我的老师，我的学长学姐，我的同学和朋友，每个人都在尽全力地护住它。它很脆弱的，一不留神就灭了。”说完，刘博洋发出一声叹息。

提起自己到山村小学为孩子们上公益天文课的经历，刘博洋不太愿意夸夸其谈。现实是，在家长的耳提面命之下，无数“小镇做题家”为过那道独木桥拼尽全力，根本无暇考虑自己的兴趣。有相当比例的中国高中生，在进入大学之前，可能都没有摸过天文望远镜。

在大学时期，刘博洋和耶鲁大学的访问学者们一起去河北的乡村学校讲过课，参加过和中国社会福利基金会合作的“帐篷学校”项目，也去过山西革命老区的农村小学和残障学校讲过天文课，一手创建了让青年天文学者和资深爱好者们给中小学生们上课、指导、交流的“青年天文教师连线”。

和孩子们交流后，刘博洋意识到，即使是偏僻的山区，天文也并非那么遥不可及。“农村的孩子们也可以掌握基础天文知识，他们虽然没有那个条件用上望远镜，但理解能力也很够。”

同时给50多所乡村小学的孩子上天文课。受访者供图

在第八次拍到中国空间站的那个衡水之夜，陪刘博洋一起守候的，就有一个“忘年交”。那是刘博洋去西昌拍摄火箭发射时，偶然结识的小学生。

“这个孩子很喜欢博洋，博洋什么新活动他都想来参加。”龟龟说道，“正好去衡水拍照那次，小学生住得不远，就兴冲冲地过来了。”

等待空间站出现的过程很漫长，小学生挤在刘博洋身边沉沉睡去。等到空间站出现在夜空的时候，刘博洋把男孩叫醒，指着空间站给他看。“屏幕上的空间站只是一个小小光点，我是后期放大处理过才有了那张比较清晰的照片，所以他当时脸上都没什么表情。”

直到后来，小学生看到了央视等等媒体的报道，看到了那张放大的照片，才意识到这是一件多么了不起的事情。

“我知道我的学术能力没有那么强，和我的同行相比没有足够竞争力，这是一种自知之明。”刘博洋坦然道，“这没什么的，因为我也有我的强项对吧？我可以把科学事件翻译成大家都能听懂的语言，用科学的角度去琢磨一下摄影里可以创新的东西，探索好玩的科学实验。我就去把能做的、想做的事情做好就行了。”

在社交媒体上，有人曾经写道：“如果互联网上有一百个刘博洋，我猜中国的天文爱好者数能多一百倍。”

这个中学时语文成绩优秀、爱读《三体》的年轻人，擅长用流畅幽默的语言解释复杂的天文知识。从2012年大学毕业开始，刘博洋迷上了天文科普写作。在他的文章列表里，他会告诉网友“人在太空中放屁不会飞走，因为宇航员穿了裤子”，也会解释为什么把一桶油变成空气，再把全世界变成油后点燃，世界会变成一个黑洞。阅读兴趣广泛的刘博洋，还会绘声绘色地讲述聋哑天文学家John Goodricke传奇而短暂的22年人生，以及1987年一场2000多名物理学家挤着要进会议室、从晚上7点半开到第二天凌晨3点半的史诗级物理会议。

对于自己的天文科普工作，刘博洋一直很清醒：“我不觉得我现在的科普内容，可以取代基础的科普教育。但如果可以激发他们的一点兴趣，给他们一点鼓励，就已经很好了。”

今年年初，刘博洋开通了自己的快手账号。他的奇思妙想辅以生动的画面和通俗的科普解说，让平时不怎么接触天文的网友在评论区啧啧惊叹。刘博洋惊讶于，“有些快手用户的评论也很专业，他们提的问题我学了那么久也回答不上来，就会再去查资料。”

刘博洋在快手科普

近几年发掘出的爱好“天文摄影”是刘博洋想要坚持下去的另一条赛道。

在刘博洋看来，天文的美在于可以用科学的方法和手段，去挖掘出埋藏在自然界的原始信息，“这些信息隐藏在巨大的噪声和杂音中，无人知晓、无人领会。我再用相机把这些信号还原出来，让大家可以直观感受到这种壮美，这就是天文摄影的魅力。”

还有“火箭摄影”。一般的火箭摄影，只能用普通相机的长焦镜头短暂地跟踪拍摄。刘博洋的想法是，能不能用空间站跟踪程序，拍到火箭发射飞得很远之后的样子？“火箭的助推器分离、一级火箭分离，还有火箭的尾焰在空中散开之后，尾焰云也是非常漂亮的。”

刘博洋以天舟四号发射时的火箭尾焰为拍摄对象，创作了摄影作品《太空快递员》

把自己看到的东西带回给大家，让更多人能够在日复一日的工作中看一眼真正的星空，这是刘博洋想走的路。

7月中旬，刘博洋和他的望远镜仍然在路上。他不断改代码，调程序，完善技术，稳住画面，等待中国空间站在银河中无声破茧，“黄伟芬（中国载人航天工程航天员系统副总设计师）在国新办新闻发布会中说，中国空间站在建设过程中会先后出现9种不同构型。今年我要挨个拍。”

随着宇宙深处中国空间站的影像传来，他收获了遥远的共鸣。在刘博洋首次拍到中国空间站高清影像的那条微博下，一位网友记下那一刻的感受：“星垂平野阔，月涌大江流，在辽阔天地上你我孑然前行，但在满天星光的注视下，我们是并不孤独的小小沙鸥。”