中国空间站拍到真实太空看不到星星，为何美国拍的宇宙为何绚烂？

宇宙中我们所能看到的光，其实只是全部光的一小部分。

绝大多数频率的光对人眼而言是不可见的。可见光谱中，频率最低的呈现为红色，频率最高的呈现为紫色，这一段光被称为可见光谱。

人眼之所以能看到光，是因为视网膜上一种叫作视锥细胞的结构，能够解读从物体表面反射回来的光。人类拥有三种视锥细胞，分别对长波、中波和短波的光敏感，大致对应可见光谱中的红、绿、蓝三种颜色。这三种颜色被称为光的三原色，其他所有颜色都由它们以不同比例组合而成。

这种组合原理，正是黑白图像上色所遵循的基本法则。

在把同样的原理搬进太空之前，不妨先看看眼下这个引发热议的场面。

中国载人航天工程办公室公布的一段中国空间站舱外影像里，巨大的地球占据了相当一部分画面，蓝色海洋和白色云层清晰可见，空间站舱外设备从镜头前掠过，身穿白色舱外航天服的航天员也格外醒目，甚至能看到极其明亮的太阳。

这段影像对应的是神舟二十三号乘组在轨执行任务期间的舱外场景，8月28日，经过大约5.5个小时的舱外活动，朱杨柱、张志远完成舱外作业，黎家盈在舱内配合，任务圆满结束。

可就是这样一段真实到极致的画面，让不少人心里冒出疑问：为什么背景一片漆黑，一颗星星都看不见？相比之下，美国那些哈勃图像里的宇宙深处，为何星光璀璨、色彩斑斓？

将三原色原理应用到太空领域，便进入了本篇的核心议题。

哈勃太空望远镜自1990年起便在地球轨道上运行，把人类的视野拓展到了深空，并向公众呈现了大量壮丽的宇宙图像。然而鲜为人知的是，公众所看到的每一张哈勃图像，最初都是黑白的。

这是因为哈勃望远镜的主要功能是测量太空中物体所反射光线的亮度，而在黑白影像中，这种亮度差异最为清晰。至于色彩，则是在后期处理时才加上去的，其原理与那张阿伦孔肖像照如出一辙，只是如今的科学家借助的是Photoshop等计算机程序。

随后，三张黑白图像各自根据其在可见光谱中的位置被赋予一种颜色，再叠加合成，就得到了一张所谓的"真彩色"图像。

它所呈现的，正是当人眼具备哈勃望远镜那样强大的视力时，所看到的天体本来面貌。但除了这种覆盖较宽波段的滤波方式，科学家还会针对某些特定频率的光单独提取，这种方式被称为窄带滤波。

窄带滤波最常见的应用，是将来自氢、硫和氧这三种元素的光线区分出来，它们正是构成恒星的三种关键物质。哈勃望远镜利用这一技术拍摄的最著名作品，就是"创生之柱"，图像中呈现的是由气体和尘埃构成的巨大柱状结构，其中正在孕育新的恒星系统。

如果严格按照人眼所见来上色，画面就会呈现出红、红、青三种颜色，"创生之柱"看起来会与人们熟悉的样子相差甚远，视觉分析价值也会大打折扣。

为了得到一张色彩层次丰富的图像，并把硫和氢在视觉上区分开来，科学家便根据这些元素在光谱中的位置，把它们分别对应到红、绿、蓝三色上。

具体做法是：由于氧的光频率在三者中最高，所以被赋予蓝色；氢发出的光虽然是红色，但其频率高于硫，因此被赋予绿色；剩下的硫，则被赋予红色。这样合成的图像既色彩丰富，又清晰地呈现出与人类太阳系可能类似的恒星系形成过程。

哈勃望远镜的能力并不限于可见光范围，它同样可以记录可见光谱之外的光，包括紫外线和近红外线波段。以红外波段拍摄的"创生之柱"为例，图像与可见光下的样子有着显著差异。

红外线波长较长，能够穿透那些阻挡可见光的尘埃与气体云，从而显露出隐藏在云层内部乃至更远处的恒星群。

对这类不可见光的图像进行上色，所遵循的方法与前面介绍的完全一致：把多张经过滤波处理的曝光图像，按照其在光谱中的位置分配颜色，频率最低的赋予红色，居中的赋予绿色，频率最高的赋予蓝色。

由此便引出了一个自然的问题：这些色彩究竟是不是真实的？

答案是，既是，也不是。这些颜色代表着真实的观测数据，用来直观呈现某一天体或某一片太空区域的化学构成，帮助科学家理解数千光年之外的气体如何相互作用，进而获取有关恒星与星系随时间演化的关键信息。

因此，即便这些图像所呈现的色彩并非人眼原本会看到的那种模样，它们也绝非凭空捏造之物。这样的色彩不仅让天体图像更加优美动人，更重要的是，它把宇宙中原本不可见的部分呈现在了人们眼前。

中国空间站舱外镜头拍下的，是地球、太阳和航天员在真实光照条件下的直接影像，太阳过于耀眼，星光相对微弱，普通相机在正常曝光下自然只留下一片漆黑背景。

而哈勃图像所展示的，是经过长时间曝光和多种滤镜组合后的深空数据，再由科学家依据光谱位置逐一上色。两者一个记录"眼睛看到的太空"，一个揭示"仪器看到的宇宙"，本就属于不同维度的表达。

所谓绚烂，并非虚构，而是把人眼原本无法感知的化学与结构信息，用色彩翻译了出来。真实的太空既有那份沉静的漆黑，也有科学镜头下才显露的斑斓，二者叠加，才是宇宙完整的模样。