自从人类首次进入太空以来，我们就一直着迷于回望地球，在半个多世纪的太空飞行中，我们对宇宙家园的认知逐渐发生了革命性的变化。
从太空观察地球的最大进步之一是国际空间站（ISS）的建立，这是一个位于头顶400公里处的轨道前哨站，自2000年11月以来一直有人员值守。另一个进步是2010年安装了国际空间站的多窗“穹顶”舱，该舱是专门为地球观测而建造的。但最大的突破可能还是美国宇航局宇航员唐·佩蒂特的太空飞行生涯，他在轨道上度过了一年多的时间。
佩蒂特不仅仅是一名宇航员。他也是一位富有成就的业余摄影师和天才的修补匠。在2002年和2011年两次长期驻留国际空间站期间，他孜孜不倦地拍摄了成千上万张地球照片，甚至还利用国际空间站上的备用零件制造了新的摄影设备，以追求完美的镜头。通过佩蒂特的镜头，地球呈现出一种近乎外星的美感。陆地和海洋的红外和单色图像揭示了原本看不见的天气模式和植物生长情况。夜间的城市在短曝光下像星光闪烁的星系；在长时间延时图像中，它们在旋转的星星、起伏的极光和闪烁的雷暴下模糊成一片，将旋转的星球包裹在霓虹灯般的光带中。
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佩蒂特最好的太空摄影作品现在汇集在一本令人惊叹的精装画册中：《星载》，由新闻联合集团出版。这本书除了收录了佩蒂特本人关于从轨道上看到的景象的深思熟虑的感想外，还收录了曾登上月球的退休阿波罗时代宇航员艾伦·比恩的前言。佩蒂特最近与《大众科学》谈论了他那些华丽照片背后的背景和技巧。
[以下是采访的编辑稿。]
为什么您在太空中花费这么多时间拍照？
嗯，大多数宇航员都会在那里拍照。你为什么不拍呢？去那里是一种难得的荣幸。我看待太空旅行的方式有点像1910年左右的北极和南极探险。看看沙克尔顿和斯科特、伯德和阿蒙森，他们去的地方大多数人都不知道那里到底是什么样子，但所有这些探险家都拍了照片，并与尽可能多的愿意观看和倾听的家乡人分享了他们的经历。这正是我们现在在太空中所做的事情——去大多数人无法去的地方，并带回照片和视频来讲述这些故事。即使没有任何东西可以取代身临其境的感觉，我仍然感到有道义上的义务尝试解释那里的情况，并与真正使之成为可能的人们分享我的经历——支持美国宇航局和国际空间站等项目的纳税人。没有地球上的每一个人，我就无法离开地球。
您是如何开始的？
我在2002年和2003年首次作为第六远征队成员前往空间站进行太空飞行时，开创了一些拍摄夜间城市和其他夜间现象的清晰照片的技术。我们的任务原本可能只有两个半月的时间，但在STS 107号（导致哥伦比亚号航天飞机失事并导致航天飞机最终退役的任务——编者注）之后，任务时间延长到近六个月。在空间站上待的时间更长，使我作为轨道摄影师的技能得以发展。
您需要发展哪些技能和技术？
我们的大气层会缓冲光线，因此当你在外大气层时，阳光和黑暗之间存在非常鲜明的对比，而相机上的自动曝光机制并非为此而设计的。为了获得完整的动态范围，我经常做的一件事是手动快速拍摄五张曝光不同的照片，每张曝光相差一个光圈，然后在地面上将它们组合起来。而且你没有太多改进构图的空间——你不能向右移动五六步来更好地构图。你只能在工程师决定安装窗户的地方拍照。
另一个需要考虑的问题是轨道运动。空间站大约每90分钟绕地球一周，这意味着它的移动速度如此之快，以至于为了拍摄到地面上清晰的照片，你必须跟踪它——即使在白天和最快的快门速度下也是如此。我的一些夜间摄影需要一秒的曝光时间，你根本无法手持和跟踪那么长时间还能获得清晰的照片。我利用空间站周围的备用零件组装了一个谷仓门追踪器，业余天文学家使用它来抵消地球的自转，从而拍摄恒星的长曝光照片。它只是一个带有望远镜和相机安装在上面的平台；你通过望远镜观察，手动旋转一个螺纹螺栓来倾斜平台，然后使用快门线拍照。我们那时使用的是胶片，但现在相机更好，而且都是数码的，所以不再需要谷仓门追踪器了。它几年前就被烧毁了——在“进步”号或HTV（自动货运飞船）重返地球大气层时进行轨道火化。
您最自豪的哪张照片？
可能是夜间拍摄的地球照片。星迹和城市灯光真的让我心醉。星迹照片中有很多现象，因为它们代表了总共30分钟的曝光。有些东西在单张照片中是看不到的。
比如什么？
大气气辉，以及原子氧产生的红色和绿色极光。阳光从远处通信卫星反射的光斑，以及雷暴产生的闪电。在夜间，你可以看到地面上城市和其他地方发出的奇怪的霓虹色彩。橙色来自钠蒸气灯——这在美国最常见。蓝绿色来自汞灯，在亚洲城市更常见。其他颜色可能来自LED广告牌或深海石油平台和渔船上的高强度氙气灯。较老的城市看起来完全是有机的，相当于牛道变成道路，然后变成照明高速公路。年轻的城市没有任何有机的特征——它们遵循南北/东西网格，由一些工程师大师布局。
从轨道上拍摄的您所喜爱的城市灯光却使地面上的人们看不到星星或看不到空间站从头顶经过，这似乎很讽刺。您认为这说明了我们什么？
在夜晚，每个城市都是人类的灯塔，向太空投射出一些关于我们的信息——从富裕和光污染以及不必要地消耗能源到人类简单地渴望推开黑夜，并在我们通常处于休眠或减速的时间里进行更多活动。电灯基本上使我们延长了寿命。我认为这就是为什么我们愿意忍受所有光污染和失去夜空的原因。
您可能比其他任何人都花更多的时间从轨道上观察地球。除了夜间的城市灯光外，您在那里还看到了哪些其他人类的灯塔？
从太空观察地球会再次肯定你原有的想法和信念。如果你认为人类是地球的瘟疫，而你从太空看到地球，它会再次肯定你的观点。当我说这话时，我担心自己会被贴上异端的标签，但是当我用我的眼睛从太空观察地球时，特别是白天的地球时，除了看到一些伐木和灌溉圈之外，我几乎看不到人类存在的痕迹。如果我们只是谈论一个人类，漂浮在空间站的穹顶中并在白天观察地球，你会很难看到太多东西。你飞过洛杉矶，它看起来只是一片灰色的污迹——它可能是人类活动，也可能是火山灰流。当然，如果你用双筒望远镜或长焦镜头观察，情况就完全不同了。
那有什么异端之处？
这在政治上是不正确的，因为每个人都说我们在破坏地球，在某些方面我们确实如此。对我来说，顿悟是地球在有没有我们的情况下都会过得很好。这是一种不同的转折，那就是与其说我们需要照顾地球，不如说我们需要做一些让我们能够在地球上生存下去的事情。我真的觉得我们与这个星球结下了不解之缘，直到灭绝我们才分离。我们不是地球的管家；地球是我们的管家。我们有责任弄清楚如何在地球上生存下去，而不会破坏我们赖以生存的基本要素。
现在你回到地球了，你还在拍照吗？你认为你还有机会进行更多的轨道摄影吗？
尽管我不在轨道上，但我每个月都会拍摄数千张照片。我进行广域、延时天文摄影。我带着微距镜头在我的花园里拍摄昆虫和花朵。有些是记录家庭、孩子或我的狗的照片，但很多只是对我在这个我们称之为地球的世界表面上发现的迷人而美丽的事物的艺术演绎。
我对重返空间站持乐观态度，因为我仍然是一名活跃的美国宇航局宇航员，并且在等待飞行任务的安排。我保持训练和良好的状态，并且我拥有轨道上所需的技能和经验。美国宇航局喜欢在空间站上混合使用新人和老手，因此会有少数经验丰富的宇航员被重新分配任务。我还有一大堆我想用摄影来完成的事情，这些事情还没有在太空中完成，所以我希望我能再次飞行。我很想再次飞行。但你永远不知道你是否会有另一次机会，直到它发生。