比天狼星还亮倍肉眼可见这或是人类看到的最亮人造物

　　肉眼能否看到人造卫星？这是一个十分有趣的话题，很多人认为这里涉及到肉眼能看多远的问题，但这其实不是首要问题。肉眼看到人造卫星，最要害的还是要知道人造卫星的过境时间，最好有专业的设备，但是在特殊情况下，肉眼也是能够看见的，今日这篇文章就科普一下肉眼看到人造卫星的几个要素，以及怎么找到空间站等人造物体。
　　图注：长曝条件下观测空间站大致是这个画面
　　目标物体的情况
　　人的肉眼其实能看到很远的天体，比如38万公里外的月亮，250万光年外的仙女座星系，在地理观测上一致以亮等进行区分。对于绝大部分的人类，肉眼可见的亮等为6，在6以下亮等的天体都是肉眼看见，6以上的十分昏暗，是肉眼看不见的。月球为何肉眼可见，是因为其视星等为-12，当然能够看见。
　　图注：肉眼看仙女座星系大致是这么个情景
　　图注：夜空中的天狼星（左上）
　　肉眼看到人工卫星，那么肯定要知道目标物体的基本情况。以国际空间站为例，其轨迹高度400公里左右，目前是最大的一个人工物体，长达100米，总重量为520吨，规划是和平号空间站的4倍以上。国际空间站每天绕行15.7圈，速度为每小时2.7万公里。观测国际空间站有个优势，那就是其太阳能电池板可增加被观测到的概率。一般情况下，太阳能电池板反射的光可让空间站亮等达到-4.5，和金星差不多，比夜空中的天狼星亮16倍。如果视点适宜，空间站上的太阳能电池板可达到-8亮等，比金星还亮十几倍，我们可以肉眼看到国际空间站电池板的反射光。
　　图注：国际空间站的正弦式投影
　　除了国际空间站外，天宫一号、联盟飞船、航天飞机等在较好的观测条件下，也是可以肉眼可见的。最关键的两个要素是，这些人造物体较大，而且有金属反射光。空间站每90分钟绕地球一圈，这说明空间站不仅可以看到，还可以看多次。对于观测空间站，由于其轨道参数固定，算好其凌日时间后，以日落后90分钟、日出前90分钟观测最佳。
　　计算出过境时间和地点
　　目前轨道上有3.5万个轨道物体，理论上几乎每时每刻都有轨道物体在天顶上路过，从过境的角度看，每15分钟就有一颗卫星从你头上正上方掠过。但是有些物体太小，无法用肉眼看到。对于空间站这样的大型轨道物体，也是需要卫星跟踪软件进行辅助定位，计算出过境时间和地点。在计算过境时间时，有多个软件可以辅助，只要输入观测点的经纬度，就可以计算出空间站的过境时间。
　　图注：这是另一种软件上的空间站过境时间（读者可以自行搜索）
　　图注：确定过境时间和自己所在的位置，通过一些软件可以获得。
　　图注：过境时间和方位角要确定，这些都可以通过相关软件实现
　　比如图中观测位置是在英国，首先我们要选择获得空间站的过境时间（通过卫星跟踪功能的软件获得），一般情况下国际空间站划过天际只要几分钟的时间，因此速度要快。在空间站凌日的时间内，选择黄昏的时候比较合适，此时太阳已经下山，但仍然可以照到轨道上的物体，反射光比较强烈，对比度强，有利于观测。如果没有发现不要紧，因为每隔90分钟就会再出现一次，但此时的空间站高度要更高一些，在原来高度往上一些。
　　非肉眼观测
　　如果是非肉眼观测，使用双筒望远镜、天文望远镜加单反相机，那么观测的范围就成倍增加了。在肉眼观测法的基础上，假设好相机，完全可以拍到国际空间站。图中这张照片是有史以来地面观测设备拍摄到的最佳空间站图像，时间是在2007年，亚特兰蒂斯号航天飞机对接空间站，拍摄地点位于南菲尔德天文台。
　　图注：业余观测者拍摄的空间站。
　　图注：南菲尔德天文台拍摄的国际空间站，轨道高度350公里，也是迄今最清晰的地面拍摄的空间站图像
　　当然，拍摄的设备价格也高，为了精确对准空间站，就需要有电动跟踪装置、自适应光学元件等辅助器材，这样可以大大降低干扰，对准目标。尤其是自适应光学元件，可以补偿大气湍流的干扰。
　　图注：德国TIRA合成孔径雷达观测到的阿特兰蒂斯号航天飞机
　　图注：欧洲ATV飞船的轨道图像，也是由合成孔径雷达观测。
　　越专业的设备观测的精度越高，如果是地面合成孔径雷达，那么就涉及军用，比如德国TIRA合成孔径雷达，就可以拍到空间站，航天飞机等。可精细化展示航天飞机的结构，我们甚至可以看到这架航天飞机的舱门是打开状态。从图中标记可以看出，这架航天飞机轨道高度为650共公里，远远超出国际空间站高度。
　　综上，肉眼观测误差大，对设备要求几乎为零，可通过肉眼跟踪实现。如果要看到更加清晰的轨道图像，那么就要通过设备。由于设备的视场很小，需要精确定位，那么就要自动跟踪装置，还要消除大气湍流干扰，一整套组合拳打下来价格不菲，也耗时耗钱。根据以上欧洲ATV飞船、航天飞机的轨道合成孔径雷达图像可以看出，任何在轨道上隐藏的物体都是可以被发现的，只要知道轨道参数即可，没有秘密可言。且业余观测者也可以拍到，就是图像比较模糊一些，这也是国家队和个人在观测轨道物体上的区别。