如果把哈勃望遠鏡對準地面，它能看到什么？

已知哈勃在距離地球 570 公里的軌道上運行，它的衍射極限是0.05角秒，所以理論上它能分辨出地面上最小的物體大約是 15 厘米，也就是一個碗那么大。

在這個分辨率下，它能看到單獨的汽車，分辨出大型動物的形狀，清晰地看到樹木和屋頂，但是看不清車牌號，因為這個15厘米的分辨率只是理論上的最佳情況，實際上，哈勃對準地球拍出的照片會完全沒用，最主要的原因是速度。

哈勃的軌道速度是每小時 27000 公里，它下方的地面每秒會掠過將近 8 公里，就算哈勃用百分之一秒的曝光時間拍照，地面也會被拉長成 70 米長的模糊條紋，所有細節(jié)都會被徹底破壞。

要在 15 厘米的分辨率下凍結運動，你需要大約 20 微秒的曝光時間，這比哈勃相機的最快快門速度還要快幾千倍，這些望遠鏡配備的是緩慢而靈敏的科學傳感器，設計用來對著星系連續(xù)觀測幾個小時，而不是像運動相機那樣抓拍瞬間。

那哈勃能不能通過旋轉來跟蹤地面呢？

基本上不行，因為它需要以極快的速度轉動，但它的最大轉動速度只和鐘表的分針差不多，遠遠跟不上下方飛速掠過的地面。

除此之外，向下觀測意味著要穿過整個地球大氣層，望遠鏡和地面之間所有這些湍流的空氣，會徹底模糊圖像，就像地面天文臺向上觀測時遇到的問題一樣，而且和哈勃平時拍攝的暗淡星系相比，白天的地球表面亮得刺眼。這很有可能會燒壞它靈敏的探測器。

NASA 對這一切都心知肚明，他們明確表示，哈勃不能用于觀測地球，但他們沒說的是，美國軍方早在哈勃升空的幾十年前就擁有了比哈勃更強的間諜衛(wèi)星望遠鏡。

NASA 原本計劃給哈勃配備 3 米直徑的主鏡，但后來改成了 2.4 米，官方給出的理由是為了節(jié)省成本，但真正的原因是，軍方已經有多年制造這種尺寸主鏡的經驗，因為這是為他們的間諜衛(wèi)星準備的。

從 1976 年 12 月開始，美國就開始發(fā)射代號為KH-11 “凱南”*的衛(wèi)星，這些衛(wèi)星搭載的主鏡據(jù)信直徑也是 2.4 米，和哈勃的主鏡尺寸完全一樣，但它們不是用來盯著星星的，而是直直地對準地球。

它們從設計之初就解決了哈勃會遇到的所有問題：超短曝光時間、電子運動補償，以及將清晰的數(shù)字圖像近乎實時地傳回地球的能力。

所以不是哈勃啟發(fā)了間諜衛(wèi)星，而是間諜衛(wèi)星啟發(fā)了哈勃，2012 年美國國家偵察局，這個負責建造美國間諜衛(wèi)星的神秘機構，向 NASA 捐贈了兩套備用的 2.4 米主鏡望遠鏡組件，兩臺完整的、從未使用過的哈勃級太空望遠鏡，就一直放在倉庫里積灰。

天文學界當時都驚呆了，其中一臺捐贈的望遠鏡現(xiàn)在正在被改造成南希?格雷絲?羅曼空間望遠鏡。

在這些數(shù)字間諜衛(wèi)星出現(xiàn)之前，更早一代的間諜衛(wèi)星以另一種方式令人驚嘆，20 世紀 60 年代，代號為 “日冕” 的衛(wèi)星用真正的膠片拍攝蘇聯(lián)的照片，然后它們會將膠卷艙彈射回地球，當膠卷艙在太平洋上空跳傘時，軍用飛機會在空中用鉤子把它勾住，如果沒能接住，膠卷艙會自毀，沉入太平洋海底。

那么現(xiàn)在的問題是，今天最先進的間諜衛(wèi)星分辨率能達到多少？

2019 年 8 月，一枚伊朗火箭在發(fā)射臺上爆炸，緊接著一張衛(wèi)星攝影照片就出來了，業(yè)余衛(wèi)星追蹤者就確認，這張照片幾乎可以肯定來自一顆 KH-11 衛(wèi)星，它當時正好在正確的時間經過伊朗上空，分析人士將照片中的特征與已知建筑進行對比，估算出其分辨率大約為 10 厘米。

但就算是 10 厘米的分辨率，你還是遠遠無法看清文字或認出人臉，一個人在照片里只會是一小簇像素，你能看出那是個人，但看不出是誰，電影里那種 “放大、增強” 的經典操作，至今仍然是虛構的。

如果一個物體在圖像中只有兩個像素寬，沒有任何電腦能憑空創(chuàng)造出不存在的細節(jié)，這就像放大馬賽克地板，到最后你只能看到一塊塊瓷磚。

而且沒有任何一顆衛(wèi)星能持續(xù)盯著同一個地方，它們每 90 分鐘繞地球一圈，經過任何一個地點的時間只有幾分鐘，好萊塢電影里那種從軌道上實時跟蹤一輛汽車穿過城市街道的場景，仍然是純粹的科幻。

所以，如果把哈勃對準地球會怎么樣？

字面意義上的答案是：你會得到一張明亮、模糊、完全沒用的照片，因為哈勃根本不是干這個的工具。

但真正的答案要有趣得多，那些讓哈勃能拍到數(shù)十億光年外星系的鏡面技術和光學原理，其實是在冷戰(zhàn)時期，以秘密的方式并行發(fā)展出來的，最終的目標是監(jiān)視我們自己的星球。

好消息是，商業(yè)公司運營的衛(wèi)星已經能達到 30 厘米的分辨率，任何人都可以購買使用，曾經是冷戰(zhàn)時期最高機密的技術，如今正在變得司空見慣，但限制所有這些系統(tǒng)的物理規(guī)律，衍射、大氣層、軌道力學，確保了無論多么昂貴的望遠鏡，都永遠無法讓任何人從軌道上獲得全知全能的能力。

那層讓星星閃爍的薄薄大氣層，同時也模糊了所有向下窺視的視線，大自然為我們拉上了一道小小的隱私簾，說實話，我覺得這還挺讓人安心的。