[攝影相談室] 07:為什麼拍得到國際太空站(ISS)?拍攝它應該做什麼樣的準備?

2019 年 8 月 26 日凌晨 3 點 51 分,如果你在台北市抬頭往東邊仰角約 35 度的天空遠望的話,可以看到一顆明亮似流星的物體劃過天際

這是人類最大的太空人造物:國際太空站(International Space Station,ISS),它正以時速 2 萬 8 千公里的速度在台北市上空凌空越過了月球。照片左下方的是月球的一部分,右上角的亮點則是國際太空站。

因為最近玩了好幾顆長焦鏡頭的緣故,最近幾個月都在規劃如何拍攝國際太空站(ISS),而拍太空站之所以有趣的原因在於,這是一個事前準備遠遠比事後調整還要重要非常多的題材,可能事前的規劃時間很長,但真正按下快門卻只有在那短短的 1~2 秒瞬間。

由於國際太空站位於近地軌道的關係,因此在太空中的飛行速度相當快,大約是時速 27,744 km/h,等於 1 秒 7.7 公里,只需要 91 分鐘就會繞地球一圈。其實它經常飛越我們的頭上,但真正的問題是平常我們很難找到它,更遑論用目視觀測它或是拍攝它。

之所以很難看見有幾個原因,其一是它的速度快難以追蹤,其二是它本身不發光。因此要拍攝國際太空站有幾種拍法,第一是用其他天體當成尺度(常見是月亮或太陽),第二是拍下太空站掠過天體的剪影,或是拍下「正在發光」的太空站。

等等,前面不是說太空站不會發光嗎?那要怎麼拍下發光中的太空站?

原理是這樣的,若要在黑夜中拍出發光的太空站,必須在黃昏或天亮前後 1.5 小時內追蹤到它,這時候因為地面仍然是黑夜,但空中的太空站已經被陽光照射到並迎來了日出(或即將日落),這時候我們就可以在夜空中拍到被太陽光照到並反射的國際太空站。

所以,要能夠拍到這樣的照片必須滿足幾項條件:

  1. 太空站軌道必須與月球軌道重疊
  2. 必須在黃昏後或日出前 1.5 小時內掠過
  3. 月球的仰角不能太低(否則難以拍攝或成像不佳)
  4. 地面上的觀測點必須是可以拍攝的(例如在深山或海上就不行)
  5. 天空必須晴朗無雲

要湊成這幾項條件,一年之中大概只有幾天而已,我是槓龜了兩次才終於拍到,一次是被颱風影響到,另一次是軌道偏移到無法拍攝。

 


好,接下來是正式的教學了。

拍攝 ISS 一切的根源在於這個網站:

它可以幫你計算國際太空站的軌道,只要輸入經緯度海拔高度距離日期區間之後,它可以幫你列出最近一個月內在你附近會遭遇哪些穿越事件。Solar Transit 就是掠過太陽,Lunar Transit 則是掠過月球,其他像是 Lunar close pass 則是指會近距離飛越月球。

此外它還會給出許多數據,像是 ISS 的穿越時間、角直徑(大小)、距離、仰角、方位、可拍攝的區域寬度、穿越歷時(通常在一秒內)、月相、太陽的仰角、ISS 是明或暗⋯⋯,這些數據有些有連動關係,例如 ISS 距離直接影響到角直徑、ISS 距離越近穿越時間也會越短等等。

不過並不是列表在內的事件都可以拍,例如距離太遠(大於 800km)、仰角太低(小於 20 度)的都很難拍攝成功,太遠會導致太空站看起來非常小,角度太低則較受大氣影響,照片解析度會變得很差。此外還要讓太空站看起來是亮的,例如最後附註是「 the ISS will be in shadow」就不行,必須要是「the ISS will be illuminated」才可以。

另外由於許多因素都會導致國際太空站的軌道變動,因此有確定拍攝的話一定要隔幾天就重新計算一次,甚至穿越當天軌道也有可能修正,所以你目前看到的軌道運算結果其實也不一定會是準的… XD,但若順利的話,穿越時間可以精確到秒是沒有問題的。

當然,最最重要的一點是天氣必須幫忙,否則規劃半天結果當天下雨或是拍攝前三分鐘飄來一朵雲,這些因素都會讓整個拍攝功敗垂成,所以拍這題材除了事前規劃之外,最重要的也是要有耐心 XD。

理論上軌道經過的這條直線陰影下都可以拍,越靠近中線越好,但你必須在軌道下找到一個視野展望良好、光害較少的地方,千萬別路邊騎樓下就直接架相機硬幹,光是 LED 路燈就會打死你。為了提升拍攝成功率,建議有空的話可以事先勘景以提升拍攝成功率。

以我這次的拍攝為例,大概經歷了四五次的軌道變動,最後選定在松山的彩虹橋上拍攝,這裡很靠近軌道中線並且離地較遠,受地面路燈影響較少。當一切準備完成後,這時候就可以架好相機和鏡頭等待 ISS 的到來了。一般建議至少提前 15~20 分鐘到現場準備,如此可以架好器材並預先算好月球的前置量,這樣 ISS 到來時才不會手忙腳亂導致失敗。

器材準備部分

這次我使用的是 Sony A7R3 機身、FE 200-600mm F5.6-6.3 G 鏡頭搭配 2.0X 增距鏡,實體焦距 1200mm,再使用 1.5x 的數位變焦提升到等效焦距 1800mm。為了確保平穩的構圖我有再加一個長鏡頭托板,不過在這樣的視野範圍內月球移動很快,你必須要有個夠穩的雲台並預先算好月球的前置量,或是用星空模擬軟體預先計算。

由於穿越月球僅只有短短 1 秒的時間,有些人為了避免漏抓,拍 ISS 會用錄影的,我是因為想要保有最多的可用畫素所以用 10fps 連拍。快門速度切記不能太慢,一般建議至少 1/1000s 以上,我怕失敗抓比較高 1/2000s,但當然也要付出高 ISO 的代價。

按下快門的時機有點難以言喻,因為 ISS 會是亮的,所以若一直仰望星空的話你會提前發現它-如果沒有意外的話 ISS 會是天空中最亮的一顆「星」,視星等會在 -2.0 以上,比木星還要亮,或者是你也可以靠事前計算的時間來按快門。

其實拍攝當天的濕度有點高(約 70%),加上視寧度(Seeing)並不算太好,所以影像解析度還是有點受限,不過從照片中還是可以看到 ISS 外觀上的一些特色,例如那像是翅膀一樣的太陽能板陣列。

在這張照片中,整個太空站只佔了 4200 萬畫素中的 70×60 像素而已,角直徑是 42.99″,大約和木星最大的時候差不多大。

最後我把國際太空站穿越月球、前後歷時 2.3 秒所連拍的照片疊成一張圖,表示 ISS 飛越的軌跡。這張圖沒有經過裁切,因為有對準月球加上非常靠近軌道中心,所以很幸運的得到了一批幾乎對稱的照片。

如果做成 Gif 動圖的話則是這樣,這張圖的速度就是 ISS 穿越月球的真實時間(10fps 連拍、共 23 張),你可以看到月球緩緩的在往右上方移動,其實在等效 1800mm 的視角下月球就是動這麼快。

可以說是幾個月的規劃、準備、勘景,都是為了這 2.3 秒而存在的,拍下瞬間其實有種難以言喻的感動。

 

雖然以後還會再拍看看,但這也算是「長焦鏡試煉」系列的畢業之作了,接下來要再找更有趣的拍攝題材啦~~

 

長焦鏡開箱文

 

1 Comment

  • 漢斯解 2019-09-07 at 03:29:57

    好讚 請問可以購買照片嗎?

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