自從人類首次進入太空以來，我們就一直著迷於回望地球，在半個多世紀的太空飛行中，我們對宇宙家園的認知逐漸發生了革命性的變化。
從太空觀察地球的最大進步之一是國際空間站（ISS）的建立，這是一個位於頭頂400公里處的軌道前哨站，自2000年11月以來一直有人員值守。另一個進步是2010年安裝了國際空間站的多窗“穹頂”艙，該艙是專門為地球觀測而建造的。但最大的突破可能還是美國宇航局宇航員唐·佩蒂特的太空飛行生涯，他在軌道上度過了一年多的時間。
佩蒂特不僅僅是一名宇航員。他也是一位富有成就的業餘攝影師和天才的修補匠。在2002年和2011年兩次長期駐留國際空間站期間，他孜孜不倦地拍攝了成千上萬張地球照片，甚至還利用國際空間站上的備用零件製造了新的攝影裝置，以追求完美的鏡頭。透過佩蒂特的鏡頭，地球呈現出一種近乎外星的美感。陸地和海洋的紅外和單色影像揭示了原本看不見的天氣模式和植物生長情況。夜間的城市在短曝光下像星光閃爍的星系；在長時間延時影像中，它們在旋轉的星星、起伏的極光和閃爍的雷暴下模糊成一片，將旋轉的星球包裹在霓虹燈般的光帶中。
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佩蒂特最好的太空攝影作品現在彙集在一本令人驚歎的精裝畫冊中：《星載》，由新聞聯合集團出版。這本書除了收錄了佩蒂特本人關於從軌道上看到的景象的深思熟慮的感想外，還收錄了曾登上月球的退休阿波羅時代宇航員艾倫·比恩的前言。佩蒂特最近與《大眾科學》談論了他那些華麗照片背後的背景和技巧。
[以下是採訪的編輯稿。]
為什麼您在太空中花費這麼多時間拍照？
嗯，大多數宇航員都會在那裡拍照。你為什麼不拍呢？去那裡是一種難得的榮幸。我看待太空旅行的方式有點像1910年左右的北極和南極探險。看看沙克爾頓和斯科特、伯德和阿蒙森，他們去的地方大多數人都不知道那裡到底是什麼樣子，但所有這些探險家都拍了照片，並與儘可能多的願意觀看和傾聽的家鄉人分享了他們的經歷。這正是我們現在在太空中所做的事情——去大多數人無法去的地方，並帶回照片和影片來講述這些故事。即使沒有任何東西可以取代身臨其境的感覺，我仍然感到有道義上的義務嘗試解釋那裡的情況，並與真正使之成為可能的人們分享我的經歷——支援美國宇航局和國際空間站等專案的納稅人。沒有地球上的每一個人，我就無法離開地球。
您是如何開始的？
我在2002年和2003年首次作為第六遠征隊成員前往空間站進行太空飛行時，開創了一些拍攝夜間城市和其他夜間現象的清晰照片的技術。我們的任務原本可能只有兩個半月的時間，但在STS 107號（導致哥倫比亞號太空梭失事並導致太空梭最終退役的任務——編者注）之後，任務時間延長到近六個月。在空間站上待的時間更長，使我作為軌道攝影師的技能得以發展。
您需要發展哪些技能和技術？
我們的大氣層會緩衝光線，因此當你在外大氣層時，陽光和黑暗之間存在非常鮮明的對比，而相機上的自動曝光機制並非為此而設計的。為了獲得完整的動態範圍，我經常做的一件事是手動快速拍攝五張曝光不同的照片，每張曝光相差一個光圈，然後在地面上將它們組合起來。而且你沒有太多改進構圖的空間——你不能向右移動五六步來更好地構圖。你只能在工程師決定安裝窗戶的地方拍照。
另一個需要考慮的問題是軌道運動。空間站大約每90分鐘繞地球一週，這意味著它的移動速度如此之快，以至於為了拍攝到地面上清晰的照片，你必須跟蹤它——即使在白天和最快的快門速度下也是如此。我的一些夜間攝影需要一秒的曝光時間，你根本無法手持和跟蹤那麼長時間還能獲得清晰的照片。我利用空間站周圍的備用零件組裝了一個穀倉門追蹤器，業餘天文學家使用它來抵消地球的自轉，從而拍攝恆星的長曝光照片。它只是一個帶有望遠鏡和相機安裝在上面的平臺；你透過望遠鏡觀察，手動旋轉一個螺紋螺栓來傾斜平臺，然後使用快門線拍照。我們那時使用的是膠片，但現在相機更好，而且都是數碼的，所以不再需要穀倉門追蹤器了。它幾年前就被燒燬了——在“進步”號或HTV（自動貨運飛船）重返地球大氣層時進行軌道火化。
您最自豪的哪張照片？
可能是夜間拍攝的地球照片。星跡和城市燈光真的讓我心醉。星跡照片中有很多現象，因為它們代表了總共30分鐘的曝光。有些東西在單張照片中是看不到的。
比如什麼？
大氣氣輝，以及原子氧產生的紅色和綠色極光。陽光從遠處通訊衛星反射的光斑，以及雷暴產生的閃電。在夜間，你可以看到地面上城市和其他地方發出的奇怪的霓虹色彩。橙色來自鈉蒸氣燈——這在美國最常見。藍綠色來自汞燈，在亞洲城市更常見。其他顏色可能來自LED廣告牌或深海石油平臺和漁船上的高強度氙氣燈。較老的城市看起來完全是有機的，相當於牛道變成道路，然後變成照明高速公路。年輕的城市沒有任何有機的特徵——它們遵循南北/東西網格，由一些工程師大師佈局。
從軌道上拍攝的您所喜愛的城市燈光卻使地面上的人們看不到星星或看不到空間站從頭頂經過，這似乎很諷刺。您認為這說明了我們什麼？
在夜晚，每個城市都是人類的燈塔，向太空投射出一些關於我們的資訊——從富裕和光汙染以及不必要地消耗能源到人類簡單地渴望推開黑夜，並在我們通常處於休眠或減速的時間裡進行更多活動。電燈基本上使我們延長了壽命。我認為這就是為什麼我們願意忍受所有光汙染和失去夜空的原因。
您可能比其他任何人都花更多的時間從軌道上觀察地球。除了夜間的城市燈光外，您在那裡還看到了哪些其他人類的燈塔？
從太空觀察地球會再次肯定你原有的想法和信念。如果你認為人類是地球的瘟疫，而你從太空看到地球，它會再次肯定你的觀點。當我說這話時，我擔心自己會被貼上異端的標籤，但是當我用我的眼睛從太空觀察地球時，特別是白天的地球時，除了看到一些伐木和灌溉圈之外，我幾乎看不到人類存在的痕跡。如果我們只是談論一個人類，漂浮在空間站的穹頂中並在白天觀察地球，你會很難看到太多東西。你飛過洛杉磯，它看起來只是一片灰色的汙跡——它可能是人類活動，也可能是火山灰流。當然，如果你用雙筒望遠鏡或長焦鏡頭觀察，情況就完全不同了。
那有什麼異端之處？
這在政治上是不正確的，因為每個人都說我們在破壞地球，在某些方面我們確實如此。對我來說，頓悟是地球在有沒有我們的情況下都會過得很好。這是一種不同的轉折，那就是與其說我們需要照顧地球，不如說我們需要做一些讓我們能夠在地球上生存下去的事情。我真的覺得我們與這個星球結下了不解之緣，直到滅絕我們才分離。我們不是地球的管家；地球是我們的管家。我們有責任弄清楚如何在地球上生存下去，而不會破壞我們賴以生存的基本要素。
現在你回到地球了，你還在拍照嗎？你認為你還有機會進行更多的軌道攝影嗎？
儘管我不在軌道上，但我每個月都會拍攝數千張照片。我進行廣域、延時天文攝影。我帶著微距鏡頭在我的花園裡拍攝昆蟲和花朵。有些是記錄家庭、孩子或我的狗的照片，但很多隻是對我在這個我們稱之為地球的世界表面上發現的迷人而美麗的事物的藝術演繹。
我對重返空間站持樂觀態度，因為我仍然是一名活躍的美國宇航局宇航員，並且在等待飛行任務的安排。我保持訓練和良好的狀態，並且我擁有軌道上所需的技能和經驗。美國宇航局喜歡在空間站上混合使用新人和老手，因此會有少數經驗豐富的宇航員被重新分配任務。我還有一大堆我想用攝影來完成的事情，這些事情還沒有在太空中完成，所以我希望我能再次飛行。我很想再次飛行。但你永遠不知道你是否會有另一次機會，直到它發生。