《窗外是蓝星》上映！太空日常里藏着哪些科学奥秘？

近日，中国首部采用8K超高清摄影机拍摄的太空纪录片《窗外是蓝星》上映。影片以航天员的第一视角，真实记录了神舟十三号乘组翟志刚、王亚平、叶光富长达半年的太空驻留历程，让观众沉浸式体验中国空间站的日常运作。那么，影片中有哪些与地球日常生活习惯截然不同的场景？其背后又隐藏着怎样的科学奥秘呢？

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空间站里的特殊设施

空间站是航天员的太空家园。影片展示了天宫空间站里的各类工作生活设施，包括饮水就餐设备、个人卫生用具、体育器械、通讯设备等。为了营造良好的工作和生活环境，天宫空间站舱内维持着与地球相同的氧氮混合气体，压力也和地面保持一致，还专门采用降噪与隔音设计来降低舱内的噪音。天宫空间站内配备的显示、照明、报警和操作设施既便利又可靠，同时自动化程度也很高。另外，舱内还配置了各种工具、限位装置和天地交互设备，以帮助航天员完成维护维修、物资转移、舱外操作和科学实验等任务。

影片中展示了天宫空间站里的设施设备

在保障生存环境方面，天宫空间站的再生生命保障系统设备齐全，包括电解制氧、再生式二氧化碳去除、微量有害气体吸收、冷凝水收集与处理、尿液收集与处理等设备。这些设备统一由天和核心舱管理，以控制密封舱的气体成分、压力、温湿度，以及回收处理水、微生物和废弃物。另外，舱内还配置了一定数量的非再生生保物品，供应急情况下使用。

与在地球上的生活显著不同，太空中的微重力环境对航天员的生理健康、工作生活等方方面面都会产生重大影响。

在失重环境下，空间站中的工具、零件、实验样品都会漂浮起来，如果固定不好，就会到处漂移碰撞。航天员需要用单手或双脚固定住身体，用另一只手来操作，工作效率比在地球上低很多。影片里，航天员们使用各种工具设备时，动作都十分轻缓，因为一不小心就会使物品到处乱飞。空间站舱壁上安装了很多脚限位器和扶手，就是为了方便航天员找到固定点。各类物品也都通过磁吸等装置得到固定。

目前，我国航天员乘组在空间站中要连续工作半年时间再轮换，在这么长的时间里，生活环境、睡眠、洗漱、锻炼等事情都要安排好。这些在地球上做起来非常简单的事情，对身处太空中的航天员而言却会面临很多困难。科研人员在天宫空间站中设置了卧室、餐室，卧室里配备了书柜、衣柜等生活设施，尽力为航天员营造出舒适的环境。但在微重力状态下，这些设施都要做出调整，使用起来也与在地球上大不相同。

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吃住行需特殊技巧

如今，太空食品越来越丰富，既美味又营养，能做到几天都不重样。天宫空间站设置了厨房和就餐区，冰箱、微波炉、饮水机等设备一应俱全，航天员可以在这里进行食品加热和冷藏。各类食品分装在食品柜和冰箱中，航天员用餐时在烤箱里预热一下就能食用。相对麻烦的是脱水食品，航天员食用前需要用空心针管插入盒内，按量注入热水或冷水，再充分揉搓使水和食品混合均匀。

航天员在太空中用餐

天宫空间站里的餐桌具有磁性，可以吸住食品容器和餐具。用餐时，航天员先将身体固定好，动作轻柔，调整呼吸，尽量不把食物弄碎弄飞。咀嚼食物时不能张嘴，最好用鼻子呼吸，从而避免食物从嘴里飞出。

在太空中，食物不会老老实实待在勺子里，就连把食物送到嘴边也要缓慢小心。影片中，航天员小心翼翼地用餐勺把漂浮的食物碎块拨回嘴里，餐后还要用吸尘器进行全面清理，否则残渣乱飞，一不留神就会从呼吸道吸入人体，或者污染仪器设备。

空间站的工作非常繁重，航天员需要保持良好的睡眠，才能维持精力。失重环境下，躺下和站着没有区别，航天员不用躺在床上，可以在任何地方、以任何姿势睡觉。但是这样并不舒服，因为会有四处无靠、自由下落的感觉，而且人在舱内飘来飘去，一不小心就会相互碰撞或撞到舱壁上，从而发生危险。

影片中，航天员会进入卧室和睡袋来享受休息时光。睡袋固定一端，航天员钻进去后拉上拉链，只把头露在外面，这样既保暖又可以固定身体。

除了睡袋，耳塞也是必不可少的，它可以用来屏蔽空间站里各种仪器设备产生的噪音。空间站绕地球快速飞行，每天经历16次日出日落，完全没有地球上的昼夜节律，因此需要人为控制光照，来辅助建立睡眠环境。除此之外，如果睡觉时头部不通风，航天员呼出的二氧化碳聚集在鼻子附近，超过一定浓度还会产生危险。由此可见，想在空间站里睡个好觉，真是不容易。

太空中，航天员无法正常行走，只有从一个位置移动到另一个位置，类似于游泳的状态。在失重环境下，如何移动身体是一项技术活，唯一的诀窍就是缓慢、谨慎，控制好身体。

影片中，航天员们通过抓住舱壁上的扶手让自己漂浮的身体向前移动，或者向舱壁施加一个推力，控制身体反向移动。不过移动时要非常小心，避免身体产生不必要的旋转，撞到舱壁和仪器设备上。

长期生活在微重力环境中，航天员会出现骨骼和肌肉流失，对身体损害很大。因此天宫空间站配备了健身设施，供航天员锻炼身体，其中最醒目的就是自行车和微型跑道。进行自行车运动时，车架固定不动，航天员用安全带把自己固定起来，双脚克服弹性带的弹力蹬车轮，自行车上的仪器会记录下运动时的做功情况。微型跑道是一个皮带式的滚道，人跟着跑道走，需要克服皮带拉力，通过这种方式，可以使骨骼和肌肉得到锻炼。

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惊心动魄的太空行走

影片记录了神舟十三号乘组的首次太空行走。太空行走是最危险的航天任务之一——航天员离开航天器的保护，只身进入茫茫太空，以近8公里/秒的速度漂浮在轨道上，同时还面临着真空、强辐射、失重和骤冷骤热交替等严酷的太空环境。飞天舱外航天服就是最微型的宇宙飞船，为航天员直面太空威胁提供可靠保障。

神舟十三号航天员乘组执行出舱任务

出舱的准备工作非常繁琐，航天员要清楚各种设备的形状、位置、操作方法、要领和关联动作。出舱活动前，航天员们相互配合，对舱外服和对接系统逐项检查，一人读手册，一人操作确认，确保所有步骤万无一失。穿上液冷服“钻”进舱外服后，还要进行尺寸调整、气密性检查和全性能测试，确保一切正常。

最后是过闸和开门。航天员进入气闸舱，关闭内舱门，给舱外服加压，同时进行吸氧排氮，防止得减压病。气闸舱缓慢泄压，降至3000帕时，舱外服与飞船的气液组合连接器断开，服装开始完全自主供氧和冷却；降至1000帕左右，航天员手动解锁舱门，缓慢飞出舱外。

太空行走是一项严格受物理规律支配、极端危险的活动，航天员只有两条安全绳与空间站连接，离舱时所用的力度、角度，都将影响飞行方向，力度角度稍有偏差，就会掉入黑暗宇宙。所以航天员必须拥有丰富的物理知识，经过千百次训练，还要有出色的体能和心理素质，才能进行太空行走。开展舱外活动时，航天员扎牢安全绳索，由于处于失重状态，无法用脚行走，移动身体全靠手臂或机械臂。为了方便航天员移动，空间站舱外安装了扶手，航天员像攀岩一样移动身体，这对臂力和体力都有很高要求。

在影片中，两位航天员的出舱活动持续了大约6.5小时，先后完成了机械臂悬挂装置与转接件安装、舱外典型动作测试等任务。地面测控中心各分系统密切配合，通过天链卫星建立天地通信，既能让地面实时观测航天员的出舱状态，也能为航天员与地面对话沟通提供支持。出舱活动期间，天地间大力协同、舱内外密切配合，全过程顺利圆满，“我已出舱、感觉良好”的背后，是硬科技与万众一心的合力托举。

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别具一格的太空摄影

《窗外是蓝星》由航天员掌镜，以第一视角为观众展现了从未见过的清风与山河。这部引人入胜的影片幕后，是航天技术和太空摄影的飞速发展与全新呈现。

航天员在太空中进行拍摄

为了拍摄影片，央视总台协同航天科研团队研制了“8K、50帧、全画幅”的高格式太空摄影设备，以神舟十三号乘组在轨6个月的工作生活为蓝本，在技术上创下了多个“人类之最”：影像指标最高、调动资源最多、内容覆盖最广、拍摄体量最大。针对“天地有别”的拍摄环境，科研人员攻克火箭运输、太空充电、失重拍摄等各种技术难关，为观众近距离见证中国航天的发展打开了一扇窗口。

摄影设备非常关键。在太空环境中，光线难以掌控，舱内和舱外的亮度差异较大，而且无论是透过舷窗向外拍摄，还是利用空间站的内部光源，都有很多不可控因素。太空摄影机采用了新式镜头，即使在光线不足的昏暗环境下，也能让航天员们拍到明亮纯净的画面。

太空辐射强烈，电子元器件可能会出现逻辑错误、功能失效等问题，辐射可能改变存储介质状态，破坏影像数据，导致数据出错、丢失或损坏。对此，摄影团队研发了更高安全等级的存储解决方案：通过摄像机和存储卡协同工作，把数据与对应的校验信息存储到指定位置，当某个数据出现损坏丢失，利用剩下的数据和校验信息去恢复，以保证安全性和稳定性。2023年9月，40张存储卡随着“天舟三号”送上天宫空间站，最终带回所有视频素材，没有丢失或损坏。

除了设备本身，微重力环境给设备的安装和操作也带来了挑战。地球上可以通过三脚架、固定支架等将摄影机稳定地放置在支撑面上，空间站物体没有重量，传统固定方式难以奏效，轻微的按键操作也可能使镜头大幅晃动。

此外，不同于地面拍摄，太空中航天员的行动轨迹是多方位的，机器拍摄的角度也比地面多。因此摄影机使用万向轮，从各个角度上手都能快速完成拍摄。而磁吸式、卡扣式等特殊连接方式，可以将相机牢牢固定在航天器舱壁、机械臂或其他稳定的结构上，减少拍摄过程中可能会出现的漂浮、晃动，达到8K高清影像的质量要求。

《窗外是蓝星》是承载中国航天梦想的影像史诗，让太空探索从遥远的想象变成触手可及的现实。失重状态下的空间站日常、璀璨的星河、蓝色的地球家园，是中国航天员带给全球观众的宇宙级浪漫。地球是人类的摇篮，空间站是人类走出摇篮的第一步，而中国人的深空之旅，在苍穹之下永无止境。

文/杨诗瑞

图/《窗外是蓝星》预告片截图

编辑/靳晴 马骁

审核/杨建 杨蕾

监制/索阿娣