目前有辦法拍攝太陽系八(+1)大行星的合照嗎?


其實是可以的,目前僅有的一次是旅行者1號拍攝的影像,新視野號在未來也有機會。

不過中的來說條件有限了:

一是現在想發射一顆那麼遠的深空探測器倒是不貴,就是手續繁瑣、時間漫長……不過新視野號有這個機會,敬候佳音,希望幾年後回來更這個回答吧;
二是廣角鏡頭看不清,窄角鏡頭視野窄……

還有兩個相當無解的問題:
最重要的是太陽系太空了,行星們太小了,好比我現在和素不相識的遠方的的你在合影,鏡頭在月亮上;
其次是太陽太亮了,很多行星都會被太陽的光輝所湮沒……

事實上也不是沒拍過,不過目前僅有那一次,那是在1990年情人節那天,旅行者1號回眸一笑,記錄下了人類歷史上的首次太陽系全家福:

照片編號:PIA00451

照片編號:PIA00451

這張照片使用了多達60張照片合成,當時旅行者1號已經距離內太陽系將近43AU「1AU等於地球到太陽的平均距離,海王星到太陽的距離約為30AU」,與黃道的傾角為32度。

全家福中,最內側的6顆行星「水星、金星、地球、火星、木星、土星」的視角僅39度,

而對於行星們來說「行星們都是用窄角鏡頭拍攝再合成的」:
水星Mercury……抱歉,真的被湮沒了……
火星Mars……抱歉,又一個犧牲品……
即使是用最長的焦距,地球和金星也比一個像素小…地球實際只有0.12個像素,碰巧這個圖片中的地球在太陽的散射光中…
木星Jupiter和土星Saturn比一個像素要大「土星有大環,算不算作弊」;
天王星Uranus和海王星Neptune拍出來的要比實際的大,因為快門長達15s,要知道旅行者1號的速度,15s大約跑了200km!

放兩張wikipedia的模擬位置圖片:

有人說圖裡沒太陽……
別著急,


照片編號:PIA00450


這張圖由一張拍攝太陽的廣角照片和兩張分別拍攝地球和金星的窄角照片按實際位置和比例合成的。

全家福中的太陽大小只有地球上的1/43,卻仍然是圖中最明亮的,並且是圖中第二亮星天狼星的八百萬倍「要知道天狼星在夜空中是十分明亮的存在,達到了-1.5等,是地球上可以觀測到的第二亮的恆星,第一是太陽」。拍攝太陽時旅行者1號使用了最強的濾光鏡和最短的快門「1/5000 s」,來避免,還不是淹沒其他成員,而是避免攝像管的飽和……
圖示中的太陽光散射的光芒,則是用了普通的濾光鏡和1秒快門的效果。另有廣角鏡頭前的校準燈產生衍射的結果。

金星和地球的彩照也是合成的,當時採用了紫、綠、藍三種濾光鏡分別拍攝,地球的曝光時間分別為0.72, 0.48, 0.72 s,金星的曝光時間則分別為0.36, 0.24, 0.36s。
儘管使用了窄角鏡頭和最長的焦距,地球只有0.12像素,金星只有0.11像素,通過特殊的處理後,圖中甚至能找到月球。儘管不朝向太陽,圖中仍然有明顯的太陽光的印記……


照片編號:PIA00452

這是上圖中用於合成的地球影像的原圖…
請找出地球…
提示:很巧妙的是地球正好處於一條太陽光芒的中間


照片編號:PIA00453

由於前文提到的過強的太陽光,水火二星相繼犧牲,因此八大行星只有6個有實際成像,圖像自左往右,自上而下按距離太陽遠近的順序排序,分別是:金星、地球、木星、土星、天王星和海王星。
同樣的,當時採用了紫、綠、藍三種濾光鏡分別拍攝,彩照也是合成的。


最後介紹一下照相機VG ISS :
VG ISS是一款慢掃描電視攝像機,改良自之前的「水手」系列探測器,VG ISS包含兩組相機,每組都有8種可選的不同的濾光鏡,第一種是廣角鏡頭,焦距200mm,光圈f/3,另一種是窄角鏡頭,焦距1500mm,光圈f/8.5,解析度更高。
下圖是廣角鏡頭攝像機:


我來補充一下吧。想拍出太陽系的「全家福」,除了往軌道外側發射探測器,朝里走也是可以的,畢竟從裡向外拍也可以看到大多數行星。除了旅行者號的著名合照,在2010年,人類史上第二個也是目前最複雜最先進的水星探測器「信使號」在接近水星軌道的位置也拍了一張。

這張照片里可以看到(從左至右)金星,地球-月球,木星(和絲顆伽利略衛星),火星,水星和土星。天王星和海王星由於太遠太暗沒能拍到,畢竟「信使號」的照相機是用於對水星表面進行測繪的,最長曝光時間只有十秒。拍攝的時候,八大行星的位置差不多是這樣的:

這張照片里可以看到(從左至右)金星,地球-月球,木星(和絲顆伽利略衛星),火星,水星和土星。天王星和海王星由於太遠太暗沒能拍到,畢竟「信使號」的照相機是用於對水星表面進行測繪的,最長曝光時間只有十秒。拍攝的時候,八大行星的位置差不多是這樣的:

這是2010年11月3號的示意圖,這些行星們還是散布在很大的範圍內的。在最內側水星軌道的「信使號」需要超過180度的視角才能把他們盡收眼底。而信使號上的兩台照相機中視場最大的也只有10.5度,所以和旅行者1號一樣,它也需要進行不斷地「掃描」。由於需要迴轉的角度較大,信使號實際上分兩次拍攝了這些照片,分別是11月3日和11月16日。

這是2010年11月3號的示意圖,這些行星們還是散布在很大的範圍內的。在最內側水星軌道的「信使號」需要超過180度的視角才能把他們盡收眼底。而信使號上的兩台照相機中視場最大的也只有10.5度,所以和旅行者1號一樣,它也需要進行不斷地「掃描」。由於需要迴轉的角度較大,信使號實際上分兩次拍攝了這些照片,分別是11月3日和11月16日。

最近「新視野」號在太空中9年的旅程讓很多人唏噓不已,不過我們的信使號雖然「只是」從地球到水星,卻也花費了長達7年的時間。要知道,地球到冥王星的最小直線距離差不多也有30個天文單位,而到水星只有0.6個天文單位,而所花費的時間卻相差不大。為什麼?

都是太陽惹的禍。從地球到水星,太陽的引力會一直拽著「信使號」加速,而信使號本身的動力是無法完成這個任務的,所以和「旅行者1號」類似,他必須花費很長的時間等待大行星的引力協助。為了減速到進入水星軌道,「信使號」總共飛越地球一次,金星兩次,水星三次,才最終到達水星,並成為水星的人造衛星。

信使號的變軌過程,看上去略複雜,但只要記住它是從外向里運動,並且按照地球-金星-金星-水星-水星-水星這樣的順序。
信使號於2004年發射,那個時候,我們熟悉的佳能5D還沒有發布,類似產品只有那年一月發布的1D2,解析度只有區區800萬,而且還不是全畫幅。考慮到航天器漫長的開發周期和嚴酷的使用環境,信使號上的相機「跑分」能力更是差強人意:「水星雙成像系統」(MDIS)有兩台相機,均使用了Atmel TH7888A CCD (http://www.gaw.ru/pdf/Atmel/ccd/th7888a.pdf),解析度1024*1024,也就是剛好入了百萬像素的門,在那個時代也就能給普通電腦拍個壁紙。尺寸也只有14.3*14.3毫米,差不多相當於M43相機感測器的大小,比流行的APSC的感光面積還要小一半。 和當時的消費級CCD相比,這塊晶元唯一出眾的地方就是連拍速度了:最高每秒30張!這要感謝它除了感光元件,還有一塊一樣大小的緩存區,不過設計初衷是防止已經感光的數據被宇宙射線損壞,所以拍攝之後立刻從感光去讀取到有屏蔽層的數據區。

信使號的水星雙成像系統,上方的兩根短圓柱體就是鏡頭。其中寬場相機(WAC)的視場為10.5度,全副等效焦距約220mm。窄場相機(NAC)市場1.5度,全副等效焦距1600mm。窄場相機可對水星表面的成像精度可以達到20米

信使號的水星雙成像系統,上方的兩根短圓柱體就是鏡頭。其中寬場相機(WAC)的視場為10.5度,全副等效焦距約220mm。窄場相機(NAC)市場1.5度,全副等效焦距1600mm。窄場相機可對水星表面的成像精度可以達到20米


題主可能忽略了一個問題,那就是比例。
我們常見的太陽系圖大概是這個樣子的。


或者是 這樣的


這就給人留下了一個錯覺:太陽系主要星體是可以放在一張照片裱在牆上的。

然而,上面這樣的照片只是哄小孩子的,真正的太陽系無比空曠。
Josh Worth為了給他5歲的女兒解釋太陽系有多大,做了個等比例的太陽系圖,很直觀。
先甩上地址If the Moon Were Only 1 Pixel 自己看

剩下的,自己體會吧……


首先更正一下,是八大行星!!!


題主的問題可以差不多理解成「能拍下一個標準足球場上所有的螞蟻全家福嗎?」。
嗯,差不多這個比例。



多圖預警!!!


因為@華文-ETO推薦的:

Josh Worth為了給他5歲的女兒解釋太陽系有多大,做了個等比例的太陽系圖,很直觀。
先甩上地址If the Moon Were Only 1 Pixel 自己看

於是我自己剛剛看了一下
然後把
等比例太陽系圖的能看得見的星體截圖留下來:

我從太陽開始劃手機屏幕划了倆小時
除了這幾個星體
手機屏幕里一直都是無休止的黑色
終於知道新視野有多寂寞了
當然也有好多作者為了避免大家無聊的文字,譬如:


再次感謝樓上ETO


你是不是覺得太陽系各星體的比例就像科普讀物的插圖一樣,像一堆撞球擠在撞球桌上那樣的?


即便所有行星都進入照相機的角度里,離得的遠的行星,你看著也和天上的星星差不多,沒點專業知識,你可能都看不出那是哪顆行星。
人在地球的視角里,肉眼已經看不到海王星和天王星了。就是冥王星,也是靠著9年的飛行才拍到一張照片。之前哈勃望遠鏡都很難拍到。
所以。這個全家福拿到你面前,你可能除了太陽和最近的那個行星,其他都分辨不出是誰。


只要給我一個自拍桿,我能拍下整個太陽系



你需要一個Apple Watch,然後截圖:


雖然無法拍照,但是我們可以用二向箔把太陽系變成一張照片啊。


沒法,因為是8大行星


拍不拍的了全家福我不知道,我只知道太陽系幾兄弟的距離和大小比例假如真實的印在紙上一定不會讓人產生「美感」這種東西的(??ε??)?所以假如不是出於研究需要應該也不會有機構願意花大力氣去達成這種可能吧。
當然以後就不一定了。


Voyager 1


旅行者1號因為駛近土衛六而受到額外的引力影響而離開黃道,因而能夠回過頭來看到太陽系全景。在60億公里外,與黃道呈32度角的時候拍攝了一張太陽系全家福。缺少水,火,以及當時還在大行星之列的冥王星。更多信息可搜索關鍵詞:太陽系全家福。


不能,因為只有八大行星。


沒有,因為我們只有八大行星


抱歉,八大行星


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