Φωτογραφίες της Γης από το διάστημα: πώς τις τραβούν οι αστροναύτες

Ένας άνθρωπος χωμένος ως τον λαιμό κάτω από ένα σκούρο ύφασμα, με το κεφάλι του να ξεπροβάλλει ανάμεσα σε φωτογραφικές μηχανές στερεωμένες μπροστά σε κάθε παράθυρο. Η φωτογραφία είναι του Ιουνίου 2012 και ο άνθρωπος είναι ο αστροναύτης της NASA Ντον Πέτιτ, μέσα στον θόλο παρατήρησης του Διεθνούς Διαστημικού Σταθμού. Το ύφασμα κόβει κάθε αντανάκλαση από τα φώτα του σταθμού, γιατί οι φωτογραφίες της Γης από το διάστημα που ήθελε να τραβήξει δεν συγχωρούν ούτε την παραμικρή λάμψη στο τζάμι. Πίσω από τις εικόνες που κυκλοφορούν στα κοινωνικά δίκτυα υπάρχει ένα πρόβλημα φυσικής, μερικά πολύ ανθρώπινα κόλπα και ένα αρχείο εκατομμυρίων λήψεων.

Από ένα φαρμακείο της Φλόριντα στον ISS

Η ιστορία ξεκινά με κάτι εξίσου απλό. Τον Φεβρουάριο του 1962, στην πρώτη αμερικανική τροχιακή πτήση, ο Τζον Γκλεν πήρε μαζί του μια Ansco Autoset που είχε αγοράσει από ένα φαρμακείο στο Κόκοα Μπιτς της Φλόριντα, γυρνώντας από το κουρείο. Οι μηχανικοί της NASA τη γύρισαν ανάποδα και της πρόσθεσαν λαβή πιστολιού και ειδικά κουμπιά, ώστε να λειτουργεί με τα χοντρά γάντια της στολής.

Έξι χρόνια αργότερα ήρθε η φωτογραφία που άλλαξε τον τρόπο που βλέπουμε τον πλανήτη. Στις 24 Δεκεμβρίου 1968, από την τροχιά της Σελήνης, ο Γουίλιαμ Άντερς του Apollo 8 τράβηξε το Earthrise: τη Γη να ανατέλλει πάνω από τον σεληνιακό ορίζοντα. Ο φωτογράφος της φύσης Γκέιλεν Ρόουελ το χαρακτήρισε «την πιο επιδραστική περιβαλλοντική φωτογραφία που τραβήχτηκε ποτέ». Τον Δεκέμβριο του 1972 το πλήρωμα του Apollo 17 φωτογράφισε από περίπου 29.000 χιλιόμετρα ολόκληρο τον δίσκο της Γης. Η «Γαλάζια Μπίλια» (Blue Marble) έγινε μία από τις πιο αναπαραγμένες εικόνες στην ιστορία.

Εκείνες οι εικόνες τραβήχτηκαν από μακριά. Ο σταθμός πετά μόλις 400 χιλιόμετρα πάνω από την επιφάνεια, άρα οι φωτογραφίες του δείχνουν κάτι άλλο: όχι τον πλανήτη ως σφαίρα, αλλά πόλεις, ποτάμια και σύννεφα σε κλίμακα που τα αναγνωρίζεις.

Φωτογραφίες της Γης από το διάστημα: το παράθυρο και η κάμερα

Πολλές από τις πιο γνωστές φωτογραφίες της Γης από τον Διεθνή Διαστημικό Σταθμό τραβιούνται από τον Cupola, έναν θόλο με επτά παράθυρα, έξι περιμετρικά και ένα κεντρικό με διάμετρο 80 εκατοστών. Τον κατασκεύασε η ESA και έφτασε στον σταθμό τον Φεβρουάριο του 2010 με την αποστολή STS-130 του διαστημικού λεωφορείου Endeavour. Δεν σχεδιάστηκε για φωτογραφία. Η κύρια δουλειά του είναι να βλέπει το πλήρωμα έξω όταν χειρίζεται τον ρομποτικό βραχίονα ή όταν πλησιάζει κάποιο σκάφος. Όπως είχε προβλέψει η NASA όμως, οι αστροναύτες τον χρησιμοποίησαν από την αρχή και γι’ αυτό.

Ο Πέτιτ το έχει πει απλά: «Μπορείς να τραβάς φωτογραφίες μόνο εκεί όπου οι μηχανικοί αποφάσισαν να βάλουν παράθυρα». Δεν μπορείς να κάνεις πέντε-έξι βήματα δεξιά για καλύτερο κάδρο. Ο σταθμός είναι το τρίποδο, και πάει όπου πάει η τροχιά.

Οι κάμερες δεν είναι ειδικά επιστημονικά όργανα. Είναι επαγγελματικές μηχανές του εμπορίου, και εδώ και δεκαετίες είναι κυρίως Nikon: η εταιρεία συνεργάζεται με τη NASA από το Apollo 15. Ένα φορτηγό σκάφος Cygnus που εκτοξεύτηκε στα τέλη Ιανουαρίου 2024 μετέφερε στον σταθμό 13 μηχανές Nikon Z 9 και περισσότερους από 15 φακούς, που αντικατέστησαν τις παλιότερες D5 και D6. Με τηλεφακό, ένας αστροναύτης μπορεί από 400 χιλιόμετρα ύψος να ξεχωρίσει λιμάνια, αεροδρόμια και μεγάλους δρόμους.

Οι λήψεις αυτές δεν είναι μόνο για τα κοινωνικά δίκτυα. Το πρόγραμμα Crew Earth Observations της NASA δίνει στο πλήρωμα λίστες με στόχους, όπως παγετώνες, δέλτα ποταμών, πυρκαγιές ή πόλεις που μεγαλώνουν, και αρχειοθετεί κάθε φωτογραφία με την ώρα και τη θέση της λήψης. Επειδή ο σταθμός περνά ξανά και ξανά από τα ίδια σημεία, οι επιστήμονες μπορούν να συγκρίνουν το ίδιο τοπίο με διαφορά ετών.

Το πρόβλημα των 8 χιλιομέτρων το δευτερόλεπτο

Ο σταθμός κινείται με περίπου 28.000 χιλιόμετρα την ώρα, δηλαδή σχεδόν 8 χιλιόμετρα το δευτερόλεπτο, και κάνει τον γύρο της Γης κάθε 90 λεπτά περίπου. Το πλήρωμα ζει 16 ανατολές και 16 δύσεις του Ήλιου κάθε 24 ώρες.

Τη μέρα αυτό δεν είναι σοβαρό εμπόδιο. Η επιφάνεια της Γης είναι φωτεινή, το κλείστρο της κάμερας ανοίγει και κλείνει σε ένα μικρό κλάσμα του δευτερολέπτου και η εικόνα βγαίνει καθαρή. Τη νύχτα όμως τα πράγματα αλλάζουν. Τα φώτα μιας πόλης είναι αμυδρά και η κάμερα χρειάζεται περισσότερο χρόνο για να τα μαζέψει. Σε μισό δευτερόλεπτο ο σταθμός έχει ήδη μετακινηθεί περίπου 4 χιλιόμετρα, και κάθε φωτεινό σημείο της πόλης απλώνεται σε θολή γραμμή.

Οι σημερινές ψηφιακές μηχανές είναι πολύ πιο ευαίσθητες στο φως απ’ ό,τι πριν από είκοσι χρόνια, οπότε πολλές νυχτερινές φωτογραφίες τραβιούνται πια με πολύ σύντομη έκθεση. Όταν ο Ντον Πέτιτ έφτασε πρώτη φορά στον σταθμό, το 2002, οι νυχτερινές λήψεις γίνονταν ακόμη με φιλμ. Εκεί μπήκε στην ιστορία ένα σπιτικό εργαλείο.

Το αυτοσχέδιο tracker του Ντον Πέτιτ

Ο Ντον Πέτιτ είναι χημικός μηχανικός από το Όρεγκον, με διδακτορικό από το Πανεπιστήμιο της Αριζόνα. Η NASA τον επέλεξε το 1996 και έκτοτε έχει πετάξει τέσσερις φορές, με 590 ημέρες συνολικά στο διάστημα. Φωτογραφίζει από την έκτη δημοτικού, με μια Kodak Brownie.

Στην πρώτη του πτήση, την Expedition 6 του 2002-2003, ήθελε να τραβήξει τις πόλεις τη νύχτα χωρίς να βγαίνουν μουτζούρες. Η λύση που βρήκε ήταν ένα εργαλείο των ερασιτεχνών αστρονόμων, το barn door tracker: δύο επιφάνειες ενωμένες με μεντεσέ, που ανοίγουν αργά με τη βοήθεια μιας βίδας. Στη Γη το εργαλείο αυτό γυρίζει την κάμερα ώστε να ακολουθεί τα αστέρια καθώς περιστρέφεται ο πλανήτης. Ο Πέτιτ το έστησε στο παράθυρο του αμερικανικού εργαστηρίου Destiny με ανταλλακτικά που βρήκε στον σταθμό και το ρύθμισε ώστε η κάμερα να ακολουθεί το έδαφος που περνούσε από κάτω. Το αυθεντικό εργαλείο δεν υπάρχει πια. Όπως είπε αργότερα, κάηκε στην ατμόσφαιρα μαζί με κάποιο φορτηγό σκάφος, γιατί έτσι ξεφορτώνεται ο σταθμός τα άχρηστα αντικείμενα.

Είκοσι χρόνια μετά, στην τέταρτη πτήση του, ο Πέτιτ ξαναγύρισε στην ίδια ιδέα με άλλο στόχο. Από τον Σεπτέμβριο του 2024 ως τον Απρίλιο του 2025 πέρασε 220 ημέρες στον σταθμό, και αυτή τη φορά το εργαλείο ήταν για τα αστέρια. Ο σταθμός γυρίζει γύρω από τον εαυτό του μία φορά σε κάθε τροχιά, για να κοιτάζει πάντα προς τη Γη, άρα τα αστέρια μετακινούνται στο κάδρο 16 φορές πιο γρήγορα απ’ ό,τι στον ουρανό της Γης. Με συνεργάτες από το Rochester Institute of Technology κατασκεύασε μια βάση που περιστρέφεται μία φορά κάθε 90 λεπτά περίπου, αντίθετα από την περιστροφή του σταθμού. Η βάση είναι εξ ολοκλήρου μηχανική, με ελατήριο και γρανάζια, χωρίς ηλεκτρονικά. Μαζί της πέτυχε λήψεις 30 δευτερολέπτων με αστέρια σχεδόν σημειακά και φωτογραφίες των Νεφών του Μαγγελάνου όπου ξεχωρίζουν μεμονωμένα άστρα.

Ίχνη αστεριών: όταν η κίνηση γίνεται εικόνα

Οι βάσεις αυτές πολεμούν την κίνηση. Οι πιο διάσημες φωτογραφίες του Πέτιτ την αξιοποιούν.

Στην Expedition 30, το 2012, στερέωσε μια κάμερα σε σταθερό σημείο, την έστρεψε προς τον ορίζοντα και την άφησε να τραβάει διαδοχικές λήψεις όσο ο σταθμός περνούσε πάνω από τη νυχτερινή πλευρά της Γης. Τα αστέρια, η επιφάνεια και τα φώτα κινούνταν όλα σε σχέση με την κάμερα, και κάθε φωτεινό σημείο άφηνε τη δική του γραμμή. Το αποτέλεσμα ήταν τα ίχνη αστεριών που βλέπεις στην κύρια εικόνα αυτού του άρθρου.

Ο ίδιος εξήγησε την τεχνική: οι εικόνες του αντιστοιχούν σε έκθεση 10 έως 15 λεπτών, όμως μια ψηφιακή μηχανή δεν μπορεί να κρατήσει ανοιχτό το κλείστρο για περισσότερο από 30 δευτερόλεπτα περίπου, γιατί ο ηλεκτρονικός θόρυβος του αισθητήρα «χιονίζει» την εικόνα. Έτσι τραβάει πολλές λήψεις των 30 δευτερολέπτων και τις ενώνει με λογισμικό, όπως κάνουν οι ερασιτέχνες αστρονόμοι. Μια σύνθεση του Απριλίου 2012, πάνω από την Καραϊβική και τη Νότια Αμερική, χρειάστηκε περισσότερες από 72 λήψεις.

Σε αυτές τις εικόνες εμφανίζονται πολύ περισσότερα από αστέρια. Οι πόλεις αφήνουν κιτρινωπές γραμμές στην επιφάνεια, οι μικρές πυρκαγιές πορτοκαλί διακεκομμένες γραμμές, και οι κεραυνοί λευκές λάμψεις στα σύννεφα του ορίζοντα. Πάνω από τη Γη απλώνεται μια λεπτή πράσινη λωρίδα. Είναι το airglow, το αμυδρό φως που εκπέμπουν άτομα και μόρια στα ανώτερα στρώματα της ατμόσφαιρας, και από το έδαφος δύσκολα το βλέπεις με γυμνό μάτι. Ο Πέτιτ το είχε συνοψίσει: στις συνθέσεις αυτές «εμφανίζονται πράγματα που δεν βλέπεις σε μία μόνο λήψη». Τον Φεβρουάριο του 2025, από τον σταθμό, ξανάφτιαξε μια από τις φωτογραφίες του 2012 με περίπου 30 λεπτά έκθεσης και κεραυνούς που αναβόσβηναν διαδοχικά κάτω από τα αστέρια.

Τι δείχνουν τα φώτα των πόλεων

Για τον Πέτιτ, τα φώτα των πόλεων τη νύχτα είναι ένας χάρτης που δεν τυπώνεται σε κανένα άτλαντα. Από την τροχιά φαίνονται γεωγραφικά σύνορα, πολιτισμικές επιρροές και τεχνολογικές επιλογές. Οι παλιές πόλεις, όπως έλεγε, μοιάζουν «εντελώς οργανικές»: μονοπάτια ζώων που έγιναν δρόμοι και μετά φωτισμένες λεωφόροι. Οι νεότερες ακολουθούν αυστηρό πλέγμα βορρά-νότου και ανατολής-δύσης, σαν να τις σχεδίασε ένας μηχανικός σε ένα χαρτί.

Και το χρώμα έχει τη δική του ιστορία. Σε συνέντευξη του 2016 ο Πέτιτ εξηγούσε ότι οι πορτοκαλί περιοχές προέρχονται από λάμπες νατρίου, τις πιο συνηθισμένες τότε στις ΗΠΑ, ενώ οι γαλαζοπράσινες από λάμπες υδραργύρου, πιο συχνές σε ασιατικές πόλεις. Από τότε ο φωτισμός LED, με το πιο λευκό του φως, αλλάζει σταδιακά το χρώμα των πόλεων στις φωτογραφίες. Το βλέπει κανείς καθαρά στη νυχτερινή εικόνα της Αθήνας από τον ISS, όπου τα πορτοκαλί και τα λευκά κομμάτια της πόλης δείχνουν ποιες γειτονιές άλλαξαν λάμπες. Οι ίδιες φωτογραφίες δείχνουν και κάτι λιγότερο ευχάριστο: πόσο φως στέλνουμε άσκοπα προς τον ουρανό, δηλαδή τη φωτορύπανση που κρύβει τα αστέρια από τις πόλεις μας.

Σέλας και καταιγίδες από ψηλά

Το σέλας ανάβει ψηλά στην ατμόσφαιρα, κοντά στο ύψος όπου πετά ο σταθμός. Οι αστροναύτες βλέπουν συνήθως τις πράσινες κουρτίνες από πάνω, όπως δεν τις βλέπει κανείς στο έδαφος, και ο σταθμός έχει περάσει ακόμη και μέσα από τις πιο ψηλές τους. Αν θέλεις να μάθεις πώς σχηματίζεται και πότε φαίνεται από την Ελλάδα, το εξηγούμε στον οδηγό για το βόρειο σέλας.

Οι καταιγίδες είναι το άλλο αγαπημένο θέμα. Από τον σταθμό οι κεραυνοί δεν φαίνονται ως γραμμές αλλά ως λάμψεις που φωτίζουν τα σύννεφα από μέσα, και σε μια σειρά διαδοχικών λήψεων η μία καταιγίδα ανάβει μετά την άλλη κατά μήκος του ορίζοντα.

Πού βλέπεις τις φωτογραφίες

Οι φωτογραφίες που τραβούν οι αστροναύτες της NASA ανήκουν στο δημόσιο και είναι ελεύθερα διαθέσιμες. Το κεντρικό αρχείο λέγεται Gateway to Astronaut Photography of Earth (ανοίγει σε νέα καρτέλα) και, σύμφωνα με τη NASA, το 2023 ξεπερνούσε τα 4,5 εκατομμύρια φωτογραφίες, από τις πρώτες επανδρωμένες πτήσεις της δεκαετίας του 1960 μέχρι σήμερα. Μπορείς να ψάξεις μια περιοχή, μια ημερομηνία ή μια αποστολή και να κατεβάσεις τις εικόνες σε πλήρη ανάλυση.

Αν θέλεις τις καλύτερες με εξηγήσεις, η NASA δημοσιεύει επιλεγμένες εικόνες με κείμενα στο Earth Observatory, όπως τη σύνθεση του Πέτιτ με τα ίχνη αστεριών πάνω από τη Νότια Αμερική (ανοίγει σε νέα καρτέλα). Ο ίδιος ο Πέτιτ συγκέντρωσε τις αγαπημένες του λήψεις από τις πρώτες τρεις πτήσεις του στο βιβλίο Spaceborne του 2016, 176 σελίδων, με πρόλογο του Άλαν Μπιν, του αστροναύτη του Apollo 12 που περπάτησε στη Σελήνη και έγινε ζωγράφος.

Κάθε φωτογραφία της Γης από το διάστημα είναι, τελικά, ένα πείραμα: ένας άνθρωπος, ένα παράθυρο και μια κάμερα παλεύουν με τους νόμους της τροχιακής κίνησης, και όταν κερδίζουν, βλέπουμε τον πλανήτη μας όπως δεν μπορούμε να τον δούμε από κανένα άλλο σημείο. 📸