面对民间排山倒海质疑“太空漫步直播”造假,中共专家慌忙“辟谣”,连太空中“出现气泡,纯属正常”如此违背物理常识的话也出笼了。究竟神七出舱直播真或假,美国太空署喷射推进实验室华人专家曲铮博士为您分析。

中共于九月底直播的神舟七号飞船“太空漫步”中,出现很多在太空无法解释的物理现象,包括讨论最热烈的太空中“冒气泡”现象,被各界质疑为用“水中类比”录像冒充太空行走直播。两个月来网上为此事争论不休。面对各界诘问,中共沉默一个多月后,终于在宇航员即将访问香港前夕,于十一月十四日忽然抛出了媒体采访“神七专家”──航太工程副总设计师王忠贵、中国空间技术研究院副院长于登云等人的报导。


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解析神七“出舱直播”真假疑云
专访美国太空专家曲铮

曲铮博士。

文 ◎ 张海山 图 ◎ 新纪元资料室

面对民间排山倒海质疑“太空漫步直播”造假,中共专家慌忙“辟谣”,连太空中“出现气泡,纯属正常”如此违背物理常识的话也出笼了。究竟神七出舱直播真或假,美国太空署喷射推进实验室华人专家曲铮博士为您分析。

中共于九月底直播的神舟七号飞船“太空漫步”中,出现很多在太空无法解释的物理现象,包括讨论最热烈的太空中“冒气泡”现象,被各界质疑为用“水中类比”录像冒充太空行走直播。两个月来网上为此事争论不休。面对各界诘问,中共沉默一个多月后,终于在宇航员即将访问香港前夕,于十一月十四日忽然抛出了媒体采访“神七专家”──航太工程副总设计师王忠贵、中国空间技术研究院副院长于登云等人的报导。他们在不同的媒体报导中,用一致的口径“批驳”神七直播造假的说法,与此同时,他们却承认网友们看到的“气泡”的确是“气泡”,并用“科学道理”解释太空中的“气泡”,顿时引起网民炮轰。有网友干脆戏称,“王泡泡,真空气泡发明人,可得诺贝尔奖。”

面对民间各界的质疑和中共专家就神七“太空漫步直播”的“辟谣”以及由此引发的讨论,《新纪元》记者采访了在美国太空署喷射推进实验室工作的华人专家曲铮博士。曲博士用通俗的语言从专业角度分析了CCTV“太空漫步直播”中各种令人费解的现象,充分的论证了所谓“太空漫步直播”,实乃造假录像。以下内容根据采访整理。

中共承认太空“冒泡” 震惊世界

《新纪元》记者问(以下简称问):您怎么看中共“专家”对神七造假的“批驳”以及对“气泡”的解释?

曲铮答(以下简称答):我觉得这个“气压差”本来不值得说甚么,因为网友们质疑的气泡大多是在打开轨道舱门之后两分钟以上,甚至五分钟之后,那么小的轨道舱--轨道舱尺寸为长二点八米,直径二点二米,还不到半个普通卧室大小--打开一个直径半米以上的舱门那么长时间,舱内外早就达到平衡,都是真空状态了,哪还有甚么气压差!比如“直播”视频中最引人注目的那个“气泡”(http://tw.youtube.com/watch?v=fvz0GZPNIF五分四十九秒处),就是从宇航员翟志刚的头盔底部冒出的并加速上升,同时尺寸随着上升逐渐变大那个,这是在指挥大厅宣布“神舟七号已出舱十分钟”之后大约二十二秒。在真空失重的条件下,没有气压差就很难解释不断冒出的快速运动的小物体(不论是不是气泡)。因为在没有阻力又处于失重的真空环境,物体必须有一个初始速度才可能飞动。因此所谓的“气压差”不过是避开要害的搪塞之辞罢了。

不过出人意外的是,“专家”们居然承认太空中可以冒气泡!开始我以为是口误或者是记者的理解问题,而他实际想说的是,那些东西不是气泡,而是气压差带动了气流,吹出来的舱内碎屑甚么的。但后来在网上发现了两个版本的采访,一个是《香港文汇报》采访中国载人航太工程副总设计师王忠贵,一个是《东方早报》电话采访中国空间技术研究院副院长于登云。两人口径一致咬定太空冒气泡,纯属正常!王忠贵说“翟志刚打开舱门时,舱内外存在零点零二个气压差,因此出现气泡,纯属正常现象。”于登云说:“宇航员刚打开舱门时,里外气压不完全一致,存在气压差就会产生气泡。”这样看来就不是口误或者记者理解错误的问题了。

神七专家居然说出太空中“出现气泡,纯属正常”这样违背物理常识的话,可以说令全世界的同行感到震惊。其实本来网上有很多神七的“铁杆”支持者想尽办法论证,说直播中止不住往上冒的那些东西不是气泡。这下可热闹了。


二零零八年十一月十一日,神舟七号返回舱在北京军事博物馆展示。(Getty Images)

太空中真会产生气泡么?

问:可否请曲博士解释一下,到底太空中是否能有气泡产生?

答:好的,气泡的产生要求气体外面有一层液态膜。太空环境下,背阳的地方(出舱活动是在飞船的阴影中,直射的太阳光照不到)是超低温环境,能达到摄氏零下两百多度,真空气压又为零,这时候如果有一两滴水珠暴露在真空中,顷刻之间就会蒸发或者结冰。就算不幸中的万幸有一个气泡能形成,因为气泡外的气压为零,这个泡泡也马上会像升入高空的气球一样膨胀炸掉。所以两位“专家”的言论实在令人匪夷所思。

不过不管怎么说,即使神七专家们能把“气泡问题”说圆了,也并不能说明甚么。从专业角度来看,这次“直播”录像的硬伤不在这里,而是直播中的画面和轨道计算不能吻合,也就是说,从轨道计算表明应该看到陆地的时候,直播画面中显示的却是大片海洋!

应是陆地 直播却出现海洋

问:能不能先简要谈谈您刚才说的直播中的画面和轨道计算不能吻合是怎么回事?

答:可以。先说一下这里讨论的CCTV视频
http://v.cctv.com/html/wwwwxinwen/2008/09
/wwwwxinwen_300_20080927_83.shtml
这个版本连续四十分钟没有间断,确定时间比较方便。视频中有显示指挥大厅内的时钟的画面,这样就可以确定视频的0:00,即开始播放时间对应的实际北京时间是16:30:28。

接下来通过轨道计算,确定飞船在某时某刻的位置,再结合视频分析确定飞船摄像镜头的摆放角度,然后计算出“直播视频”中飞船轨道舱门所面对的那一小片地球背景对应的实际地理位置。结果我发现视频中多处出现本应该看到大片陆地的时候,“直播”中却显示为大片海洋。

具体来说,在我们都熟知的那个“历史性时刻”,也就是从北京时间16:43:15轨道舱门第二次打开不久(视频截图见图一),一直到16:44:15左右,当翟志刚探身出舱宣布“感觉良好”的时候(视频截图见图三),按照轨道计算,在这一分钟之内其实神七飞船正在非洲索马利亚附近海域的上空(见轨道图二、四,飞船以白色圆点表示),而这段时间飞船上的直播摄像镜头正瞄准了非洲东部的莫桑比克、赞比亚境内(见轨道图二、四,摄像镜头中看到的地球曲面应该是绿色圈和红色夹角相交的部份)。正常情况下,你应该从视频中轨道舱门正对的那个地球背景上,看到莫桑比克灰绿色的大片陆地,可是在“直播”视频中我们始终看到的都是横贯近千公里蔚蓝色海洋。


图一、北京时间16:43:15,翟志刚第二次打开舱门不久,身体尚未出舱门。
 


 


图三、北京时间16:44:15左右,翟志刚说“感觉良好”。
 


图二、轨道图。北京时间16:43:15,飞船正在索马利亚附近海域的上空,而此时摄像镜头中的地球曲面边缘应该是在非洲东部的莫桑比克境内(绿色圈和红色夹角相交的部分)。

 


图四、轨道图。北京时间16:44:15,飞船正在索马利亚附近海域的上空,而此时摄像镜头中的地球曲面边缘应该是在非洲东部的莫桑比克境内(绿色圈和红色夹角相交的部份)。

当翟志刚开始回舱的时候,在北京时间16:56:47左右,飞船正在西藏上空,而摄像镜头中的那个地球曲面边缘应该是在印度次大陆的西部海岸的陆地部份(轨道图见图五),可视频画面却出现了尺度超过五百公里的大片蓝色海洋(视频截图见图六);在北京时间16:58:08左右,翟志刚身体大部份已进入轨道舱,飞船在青海省上空,摄像镜头中的地球曲面边缘应该是在印度次大陆腹地(轨道图见图七),视频中却出现了尺度超过五百公里的大片蓝色海洋(视频截图见图八,因为光线的原因海洋呈深蓝色)。


图五、轨道图。在北京时间16:56:47左右,飞船正在西藏上空,而摄像镜头中的那个地球曲面边缘应该是在印度次大陆的西部海岸的陆地部份(绿色圈和红色夹角相交的部份)。

 


图七、轨道图。在北京时间16:58:08左右,飞船在青海省,摄像镜头中的地球曲面边缘应该是在印度次大陆腹地(绿色圈和红色夹角相交的部份)。



图六、在北京时间16:56:47左右,翟志刚开始回舱的时候。

 



图八、在北京时间16:58:08左右,翟志刚身体大部份已进入轨道舱,视频中却出现了尺度超过五百公里的大片蓝色海洋(因为光线的原因海洋呈深蓝色)。

问:能不能简单地介绍一下这个轨道图?

答:好。这个轨道图中的白点就是飞船位置的地面垂直投影,淡黄的细线是飞船轨道在地面投影,大的黄点是太阳所在位置投影,也就是太阳的直射点。地图被分为两半,颜色较暗的一半是黑夜。飞船是自西向东飞的(在图中从左向右)。这个绿色的圈就对应着飞船上看到的地球边缘。而红色的夹角,大概三十度,就是摄像机的视角,所以夹在红色夹角范围中的那一部份绿色的圈,就对应着视频中看到那个地球的边缘。

问:能不能给我们的读者通俗解释一下绿色的圈为甚么就是地球边缘呢?我感觉在太空中应该能看到半个地球,为甚么这么小的一个圈就会是飞船上看到的地球边缘?

答:好,我来解释一下。轨道图中这个绿色的圆圈是飞船的覆盖范围(footprint)。请看下面这张地球和飞船的位置示意图(图九)。神七的轨道属于低轨,高度大约是三百四十公里,和地球半径六千三百七十公里相比较,还是相当小的。在这个图中,为了方便看清楚我已经把轨道高度放大了。视线(图中的绿色直线)和地球的球面边缘相切点就是飞船能看到的地球最边缘。也就是说,图中的绿色圆圈代表了飞船能看到的地球球面的边缘。这个圈的直径用高中几何就可以算出来,大概是两千公里多一点。在轨道图中这个绿圈看起来小,主要是因为图中的地图是柱面投影,地球两极很小的地方被展开放得很大,同样原因使这个本来是圆形的绿圈发生变形,看起来不那么圆了。

图十是类比在北京时间16:40:43时从飞船的轨道位置看到的地球景象,相应的轨道图见图十一。可以看到整个非洲大陆看起来占到视野中这个球面的一半。所以在飞船上看到的并不是半个地球。而此时飞船的摄像镜头是朝向南偏西大约四十六的方向,应当看到大片陆地,我们可以和同一时间视频中看到的地球图像(视频截图图十二)比较一下,按照轨道计算结果,视频中的海洋是不可能出现的。


图九、地球和飞船的位置示意图。

 


图十、类比在北京时间16:40:43时从飞船的轨道位置看到的地球景象。
 


图十一、轨道图。北京时间16:40:43,舱门刚刚打开,飞船在非洲的坦桑尼亚上空,摄像镜头中的地球曲面边缘应该是在非洲南部的博茨瓦纳和纳米比亚(绿色圈和红色夹角相交的部份)。
 


图十二、北京时间16:40:43,舱门刚刚打开,视频中的地球出现大片海洋。

问:就是说,视频中蓝色的是海洋,对吧?那么如果正常情况看到的是大陆,从太空中看它的颜色是甚么样的呢?

答:从太空中看地球是甚么样,请看图十三。


图十三、美国太空署公布的地球照片Blue Marble。红色部份为非洲莫桑比克(左下红色)和印度次大陆西北部(中间红色)。

这张图叫蓝色大理石球(Blue Marble),是美国太空署公布的地球真彩色图。你可以看到莫桑比克灰绿色的陆地(包括植被)、印度次大陆西北部灰色略带黄色的陆地。当然这个图中莫桑比克陆地的颜色比较暗,是因为图中的莫桑比克位置的阳光入射角比较低,而神七出舱这段时间,莫桑比克正在太阳直射点附近,应该呈现更亮的颜色。无论如何,莫桑比克和印度这些地方不会是蓝色的。

问:轨道图中红色夹角就是摄像镜头摆放的张角吧,这是怎么确定的?

答:根据新华社的报导,飞船有两台舱外摄像机,从直播画面中也可以看出来,一台摄像机可以看到地球的弧形边缘,另一台看不到。我们这里说的是前者。

如果我们连续看一段有地球的视频,就会发现视频中地球上的云层几乎是完全垂直向下转动的。因为云层相对于地球的速度比飞船要慢得多,可以忽略,所以实际上我们看到的不是云层运动,而是因为飞船的星下点(飞船在地面的垂直投影)相对于地面大约七公里/秒的运动造成的视觉效果。如果我们借用视频画面中的“上下”概念来说,飞船是向上飞,摄像镜头对准了下方,也就是飞船飞行方向的正后方拍摄,或者说摄像机是对准飞船尾部拍摄的。至于摄像镜头的张角,可以通过测量视频画面中地球边缘的弧形来估算它的张角,大概是三十度左右,这就是轨道图中的那个红色张角。得到了这个张角,通过几何计算可以确定视频中显示的地球部份,其横向尺度大约一千公里。

问:轨道计算应该是一个很复杂的过程,怎样保证计算准确呢?计算结果有多大的误差呢?

答:CCTV直播录像中有一段时间(指挥大厅宣布“出马林迪测控区”之前)恰好显示了指挥大厅萤幕中的飞船即时轨道资料(经度、纬度、高度、时间),这应该是根据实测校准的最精确资料了,这使得我可以把自己计算的轨道资料与之相比较。那么我发现两者的误差虽然大于不同程式的计算误差,但对于我们这个估算来说的精度还是足够的:

指挥大厅显示飞船位置(北京时间16:46:30):纬度8.267N,经度54.030E,高度332.429 km。

我计算的资料:纬度8.2856N,经度54.0416E,高度332.410 km。

我们可以看到,经度、纬度误差在小数点之后第二位,相当于不到三公里尺度的水平位置误差,或相当于时间误差在一秒以内(飞船速度七点七公里/秒)。我们看到视频中那个地球转动很慢(其实是飞船在飞造成的视觉效果),一秒钟画面变化很小,因为画面中显示的地球实际尺度很大,横向尺度大概是一千公里。因而一秒钟的轨道误差绝不会造成画面中本来应该显示陆地却出现大片海洋的情况。计算的高度误差为十九米,相对误差大约是6E-5,由此引起的飞船覆盖范围(轨道图中的绿圈)的半径计算误差为零点一公里。也就是说,对于以上的视频分析,轨道计算的精度是足够的。

这里顺便再说一下计算轨道需要的飞船轨道的参数,这样读者中有些业余卫星、无线电爱好者也可以自己算一下。

飞船轨道参数可以从几个渠道获得:space-track.org,这里公布的是美国国防部对外发布的轨道资料,需要注册用户(免费);还可以不用注册直接在这个民间的天文观测资讯网站下载:calsky.com,我核实过,这里的资料和国防部的是一样的。用神七飞船的目录编号33386就可以查到飞船的轨道参数。

问:刚才提到美国国防部,有一个问题很多网友都想知道,就是美国那么先进的间谍卫星看不到吗?神七“直播”造假为何不见美国反应呢?

问:这个问题比较有意思。说句实话,美国政府是否对此做出正式反应,并不纯粹是科技领域的事情。

技术上讲,间谍卫星要能看到神七飞船的舱门口有没有人,需要非常巧合的机会。神七飞船在出舱直播的时候是沿着三百四十公里高度的圆形轨道飞行。对于空间飞行器来说,这已经是非常接近地面的低轨(LEO),大多数的卫星轨道高度要比这高,因为在这个轨道或再比这个轨道更低就会开始受到高层大气稀薄气体分子的轻微摩擦减速的作用,长期作用会造成轨道变化。但是如果间谍卫星的轨道高度比神七更高的话,即使正好在出舱的短短十多分钟内飞临神七上空,它也看不见出舱活动。因为神七的轨道舱口是对着地球的,出舱活动是在飞船和地球之间,对间谍卫星的视线来说,神七的船体正好把出舱的宇航员挡住,飞船厚厚的的金属壳能把可见光、红外线、雷达微波都挡住。

关于“直播”的其他疑点

问:关于所谓的“直播”,还有许多其他的疑点,您从专业角度怎么看待这些疑点?

答:网上所讨论的疑点,从专业的角度来看,并不一定都是站得住脚的质疑。但还是有很多质疑是相当有力的。比如说,有网友发现,这个直播录像(http://tw.youtube.com/watch?v=fvz0GZPNIF0)
在五分四十三秒和五分四十五秒之间云层突然发生大规模变化(见图十四)。实际上,如果直接观看录像会更清楚看到云层结构突然之间发生大规模变动。注意这个突变不是由于神七飞行造成看到的景象变化。因为神七的星下点移动速度是七公里/秒左右,可是突然发生变化的云层结构超过一百公里范围。按照物理常识,在两三秒之内云层的结构是无论如何不可能造成这样大规模的变化的,因为如果云层运动速度真有那么快,早就超过第一宇宙速度七点八公里/秒,飞出地球了。有些人猜想是不是因为摄像机的曝光设置恰好改变,造成过度曝光,使得比较亮的海面被摄成白色,看起来像云层。这种说法也有一定道理,但是如果曝光设置发生变化,有摄像经验的人知道,在画面其他地方,特别是比较暗的地方,你在这两秒钟应该看到画面一闪,变亮。可是我们盯着宇航员或飞船其他地方看,并没有这种现象。也就是说,如果云层的突变是因为摄像机的曝光设置在这两秒钟发生变化,那么拍摄云层和拍摄其他部份(包括宇航员)用的不是同一个摄像机。反而说明录像是造假!
 


图十四a 神七直播中的云层大规模突变。(5:43截图)

 


图十四b 神七直播中的云层大规模突变。(5:45截图)

还有朋友提醒说,新华社曾经在二零零八年七月份发表报导“‘神七’飞船总指挥:宇航员出舱行走不系带”,报导中记者询问神舟七号飞船总指挥尚志:“宇航员出舱要系带行走,这个带是在舱外还是舱内系呢?”尚志回答“不系带。直接出舱。”而且说不系带出舱行走不会有危险。记者还引用研究员庞之浩介绍的俄罗斯和美国早期的系带行走(tethered EVA)和现在的不系带行走。要说明的是所谓系带行走并不仅仅是指系安全带。而是美国、前苏联早期宇航服和母船之间连接着一根脐带,这根脐带既起着安全绳的作用,同时也给宇航员提供能源和氧气等生命供给,这根脐带是不能断开的。不系带行走的宇航服自己供应能源和氧气等,脐带是可以断开的。当然我们看到神七直播中宇航员的白色脐带始终没有断开。按总指挥说法,本来设计上可以断开的脐带,最终连断开哪怕一秒钟作为测试来取得资料都没有做。作为科学试验这是很奇怪的事情。但如果真像网友说的那样,所谓的出舱行走都发生在水中,那么这根脐带可能就需要承担特殊的任务:把宇航员呼出的气体输送走;这样的话脐带一旦断开,宇航员就会在水下不断吐泡泡,岂不尴尬?◇

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