近年來，我國發射了許多航天器，尤其是“神舟”系列飛船、“天宮一號”目標飛行器、“嫦娥”探月飛船等。事實上，我們頭頂的近地天空中有著大量的人造天體在繞地球運轉，大到國際空間站（ISS），小到各種衛星。它們從我們頭頂經過時，我們究竟能否看到它們，又怎麼拍到它們呢？
1.人造天體過境是什麼樣的？
◄國際空間站過境照片，亮線是國際空間站劃出的軌跡。曝光參數：APS-C畫幅相機 +8mm魚眼鏡頭，ISO1600，f/4.0，10秒，連拍 5張，後期用疊加星跡的方法疊加。
人造天體本身不發光，只能靠反射太陽光被我們看見。人造天體過境時，表現為一個小亮點緩緩劃過夜空，其亮度、速度和方向取決於其本身大小、軌道高度、反射陽光的角度等因素。如果人造天體在夜深時從我們頭頂飛過，會處於地球的影子裡，太陽光照不到它，自然也就看不見，所以一般只有在黃昏和黎明時才可以見到的人造天體過境。
一般愛好者比較感興趣的人造天體是低軌道的人造天體，如國際空間站。它們運行在距地面330 千米左右的近圓軌道上，以很快的速度運行，大約1.5小時繞地球一圈。這類天體的一次典型過境，我們能比較好地進行觀測的時間大概有五六分鐘。
在各種人造天體中，國際空間站看上去最大，不過，由於它距離遙遠，其視大小，最大時也就1角分左右，和木星的視大小差不多，用肉眼無法看到其形狀和細節。如果你試圖用大口徑望遠鏡高放大率去看，又會發現國際空間站移動太快很難追蹤，更不用說仔細看細節了。
其他人造天體，都比國際空間站小得多，比如“天宮一號”，尺度大約為10米。許多人造天體的軌道比國際空間站高，距離我們更遠，自然更看不到細節，只能看到一個小亮點。
國際空間站的一次條件很好的過境，其亮度可以達到-5等以上，亮於金星，光芒奪目。其他人造天體，一般來說亮度遠遠達不到這個程度，比如“天宮一號”，一次條件很好的過境，亮度一般能達到1等左右。
不過，有一些特殊衛星，帶有一些能反射陽光的部件，如果你正好處在這個鏡面反射的光束裡，就會看到這顆衛星很亮的反射光，然後隨著衛星的運動和自旋，這種強光一般只會持續幾秒鐘，然後就迅速暗淡下去。這種現象叫衛星閃光，最有名的就是銥星閃光了。
銥星系統是美國摩托羅拉公司設計的全球移動通信系統，可惜現在已經廢棄不用，不過，它們的閃光非常亮，最亮時可達-8等以上，甚至在白天也可以看見。
►我國的“天宮一號”目標飛行器過境 （上方的兩段淡淡亮線），其軌跡亮度比ISS要低不少。下方地景為明十三陵贔屭馱著的石碑。曝光參數：等效28mm焦距，ISO1600，f/3.5，10秒，連拍2張，後期用疊加星跡的方法疊加。
● ISS凌日特寫照片。左下的四個飛行器狀的黑斑是ISS，其他不規則的黑斑是太陽黑子。相機連接長焦望遠鏡拍攝，用高速連拍捕捉到4幀，後期疊加在一起。
綜上所述，我們觀測人造天體，一般還是用肉眼直接看，或者用廣角鏡頭拍攝它們劃過夜空的軌跡。只有少數有條件也有興趣的愛好者，可以嘗試用相機加長焦望遠鏡拍攝國際空間站和“天宮一號”等低軌人造天體的形狀。
2.獲取觀測地經緯度
要想有計劃地觀測人造天體，我們首先要知道它們的過境情況預報。目前有很多網站可以直接方便地進行查詢，而無需掌握複雜的軌道計算。基本上，只要有簡單的上網知識和基本的英語能力，加上一些天文基礎知識，每個人都可以熟練查詢人造天體的過境情況。
人造天體過境情況和你所在的觀測位置密切相關，尤其是銥星閃光，因為其鏡面反射的光束籠罩的範圍很小，所以你必須要知道所在觀測點比較精確的經緯度，才能獲得比較準確的預報。
●智能手機上的GPS應用截圖。
獲得經緯度的方法有很多，最直接的是用GPS設備測量。現在的智能手機一般都內置GPS 功能，你只需要裝一個能顯示GPS的應用即可，也不用再額外花錢購買昂貴的手持GPS了。
還可以用一些軟件來查詢經緯度，這裡介紹最常用的軟件——谷歌地球（Google Earth）。
谷歌地球是一個安裝在電腦中的免費軟件，要先下載安裝包並安裝。運行後，它能顯示整個地球的衛星照片，許多地區的照片分辨率極高，可以清楚地看到一輛輛車。
它的基本使用非常簡單，用右上方的移動按鈕（也可用鼠標左鍵拖拽移動）和縮放按鈕（也可以用鼠標滾輪縮放）就可以輕易操作。不過用這個軟件需要聯網，因為你沒看過的地區的地圖都是實時從服務器上下載的。這樣，找到你的觀測地，盡可能放大，將鼠標放在觀測地處，下方狀態欄就會顯示該地的準確經緯度和海拔高度。
●在谷歌地球上添加地標能顯示精確的經緯度。
軟件的設置裡面可以更改這些數據的顯示格式和單位（比如海拔顯示可以是米也可以是英尺）。還可以在常用觀測地上放置一個地標（工具欄上有一個醒目的“添加地標”按鈕），會在彈出的編輯對話框中顯示地標所在地的精確經緯度。地標在編輯狀態可以自由拖動，拖動時經緯度數值也實時變化。將地標放到正確的位置上，取個名字，點確定，地標就建好了，以後進入谷歌地球可以直接雙擊左方側邊欄中的地標名字快速來到該地。
3.人造天體過境預報網站
最常用的查詢人造天體過境的網站叫Heavens-above，簡稱H-A，網址是www.heavens-above.com。
這個網站是英文的，有簡單的英文基礎就能很容易地使用。注意，這個網站會不斷改版，因此下文的介紹僅供參考。好在網站總體界面應該不會大改，一般的改動都在一些細節上。
首先建議註冊一個帳號，這樣便於管理你的觀測地。點擊主頁面“Configuration”下的“Login (optional)”，再點“Create new user account”創建新帳號，輸入你的用戶名，再輸入密碼和常用郵箱即可。
● Heavens-above主頁面。
創建帳號成功後，我們會來到下圖所示的地點選擇頁面，給你的帳號設置一個默認的觀測地。在這裡你有三種方式選擇你的觀測地點。不管用哪種方式，最後都是點擊頁面底部的“Update”提交。
●Heavens-above地點選擇頁面。
“Searching for a place name.”是直接從 H-A 的數據庫裡搜索地點，這個數據庫異常龐大，裡面的地點信息對付一般的觀測足夠了。在“Enter place to search for”對話框輸入地點名稱，點“Search”按鈕，再在下方的“Searchresults”對話框選擇符合你的結果即可。
“Dragging the marker or clicking on a new location on the map”，即在頁面中部的Google地圖中，進行縮放、拖動等操作，找到你的觀測點，點擊一下，頁面下方就會自動出現觀測點的經緯度和海拔高度、時區等信息，再輸入一個名字即可提交。注意H-A對中文支持不好，所以名字最好用英文或者拼音。地圖右上方的“Satellite”選項可以將地圖切換成衛星照片，輔助你尋找精確地點。
“Entering your coordinates and time zone manually”則是手動輸入觀測點的經緯度。如果你提前已經知道了精確經緯度，可直接輸入。注意別忘了選擇正確的時區，對我國來說要選擇“GMT+8”（即東八區）。
填好後提交，它將成為你的默認觀測點，並進入設置成功頁面。在這裡可以重新核實這個地點的經緯度，如果發現有問題可以點擊“edit”按鈕更改。如果沒問題，那麼就再次點擊“Update”提交，進入H-A的主頁面。
4.ISS過境預報查詢
H-A主頁面最上方的文字經常會描述最新的人造天體發射熱點，然後是H-A的全部功能列表：“Configuration”是一些基本設置，“Satellites”是衛星過境情況的查詢，“Astronomy”是天文事件的查詢，“Miscellaneous”是其他雜項功能，“Statistics”則是對H-A的使用量的各種分析。
“Satellites” 下 的 第 一 項“10-day predictions for satellites of specialinterest”是近期比較熱門的人造天體最近10 天的過境預報。“ISS”為國際空間站，“Tiangong 1”即為我國的“天宮一號”目標飛行器，而後面的“HST”為哈勃太空望遠鏡。
在這裡，筆者以ISS為例來進行介紹。點擊“ISS”，就能進入如下頁圖所示的ISS過境預報總體頁面。
頁面上方是一些基本信息，列表裡就是具體的預報，其中“Date”是日期，點擊就可看到這次過境的經天圖。“Mag”是預報的最亮星等，但往往會有一定誤差。接下來的“Start”、“Highest point”、“End”三項分別是 ISS 出現、最高和消失時的情況。這三項每一項下又有三個子項，其中“Time”自然就是該項對應的時間，注意是 24小時制的；“Alt.”是地平高度，從地平線起算，到天頂為90°，H-A只給出地平高度10°以上的預報，因此有些極低的可見過境它不會預報；“Az.”是方位角，在這裡沒有給出具體數值，只是用字母來代表大概的方向，這樣的精度對於普通觀測足夠了。
那麼，哪些過境最適宜觀測呢？當然是地平高度越高、亮度越大的過境。
●ISS過境預報總體頁面。
一般而言，只要預報高度高於15°，ISS的最大亮度就會超過0 等，觀測起來相當容易。而預報高度高於40°，其最大亮度就會超過-2等，在天空中非常顯眼。另外，在這個列表裡，你會發現10月7日的過境，ISS最高的時候就是消失之時，這是因為它進入了地球的影子（簡稱地影）。有的預報出現時地平高度高於10°，也是這個原因。
除了ISS和銥星閃光，其他人造天體過境時即使條件較好，最大亮度多數也在0 等以下。如果高度低一些，可能就會比較暗，在城裡觀測起來就有困難了。如果想要觀測，需要有更加充分的準備和一些運氣。
小貼士
N代表北（North），S代表南（South），E代表東（East），W代表西（West），將它們組合起來，就能代表更多的方向，比如SE代表東南，NW代表西北。那麼NNW呢？則是北偏西北。WNW呢？就是西偏西北。
在ISS過境預報總體頁面上，點擊表格上方搜索起止時間右邊的左右箭頭按鈕，可以看到前十天或者後十天的預報。不過，因為ISS 軌道會慢慢漂移，有時也會主動變軌，所以時間太長的預報準確度較差。另外，點擊頁面右上方的“Home”鏈接可以返回H-A主頁面。
●ISS過境經天圖頁面。
總體頁面上的列表對於目視或用廣角鏡頭拍攝ISS過境已經足夠了，但如果你還想知道更精確的信息以便用一些小視場的設備觀測的話，那麼最好知道ISS過境的詳細經天圖。點擊“Date”那一列的鏈接，就能看到下圖所示的經天圖頁面。頁面上方是一個以天頂為圓心、以地平線為圓弧的全景星圖，圖上劃過天空的黑線就是 ISS的運行軌跡，箭頭方向代表運行方向，大行星用圓斑標記出來。大家可以從這幅圖上看到ISS會從哪些亮星附近經過，然後將觀測器材對準那個地方守株待兔就行了。星圖下方的“Chart size”選項可以更改該星圖的大小，可以自己輸入後面提示的“500 - 1600”數字進行試驗。
如果你想局部放大星圖的某個位置，你只需要用鼠標點擊那個位置即可。這個頁面的下方是關於這次過境的詳細信息，包括升落到地平線時（Altitude為0°時）的預報，方位預報給出了準確的方位角（後文詳述），還能給出每個預報位置ISS到我們的距離。
5.查詢當晚可以觀測的所有衛星過境情況
如果你今晚準備觀測多顆衛星，並且所在的觀測點條件比較好，那麼，你就需要知道今天晚上所有能觀測到的衛星都有哪些。讓我們回到H-A主頁面，點擊“Satellites”項下的“Daily predictions for brighter satellites”，就來到下圖所示的頁面，顯示出當晚所有較亮衛星的過境情況。
●當晚可以觀測的所有衛星過境情況頁面。
最上方可以選擇日期，以及晚上（Evening）還是凌晨（Moring）。下方的“Minimum brightness”可以選擇預報的極限星等，數字越大，極限星等越大，預報出來的衛星也就越多。表格中沒有“Date”項了，因為都是當天晚上的衛星。第一列是衛星的名字，後面的參數和ISS過境列表類似。點擊任意一行，就能看到該衛星詳細的經天圖。注意這裡的亮度預報也是有誤差的，實際觀測到的情況往往會比預報的亮。
6.查詢銥星閃光的情況
在 H-A 的主頁面，“Satellites”項下的“Iridium Flares”就是銥星閃光的預報。
●銥星閃光預報主頁面。
點進去，就來到了下圖所示的銥星閃光預報頁面，其基本情況和ISS可見過境情況頁面類似，上方是查詢起止時間，右邊的左右箭頭按鈕可以看到前十天或後十天的預報，再右邊的“include daytime flares”選項可以顯示白天亮於-6等的銥星閃光。下方列表裡的第一列“Time”是對應銥星閃光最亮時的時刻，第二列“Brightness” 是在你所在的觀測點看這次銥星閃光的亮度，第三列“Altitude”和第四列“Azimuth”分別是最亮時的地平高度和方位角，其中方位角是以正北為0°，向東-南-西逐漸增加。第五列“Satellite”是銥星編號。第六列“Distance to flare centre”是你所在的觀測地距離閃光中心的直線距離有多遠，一般而言距離越遠，看到的閃光亮度就越低。第七列“Brightness at flare centre”則是在閃光中心看到的這次銥星閃光的最大亮度。最後一列“Sunaltitude”則是這時太陽的地平高度。
●銥星閃光預報詳情頁面。
在這個列表裡隨便點擊一行，可以進入下圖所示的這次銥星閃光的詳情頁面。其上方是銥星閃光經天圖，標出了銥星運行到不同位置的時間，並用五角星標出了最亮時的位置，不過這圖既不能設置大小也不能局部放大。中部的“Flare Details”給出了本次銥星閃光的更多詳細信息，“Time”那一行是最亮時的時間。最下方的地圖顯示了你的位置和本次銥星閃光中心線的位置，如果中心線離你不遠，你可以根據這圖來到中心線上，觀看更明亮的閃光。
7.查詢任意一顆衛星的過境情況
我國第一顆人造地球衛星是1970年4月24日發射升空的“東方紅一號”。這顆衛星至今還在天上運行，我們該怎樣來查詢它的過境情況呢？
在 H-A 的主頁面，點擊“Satellites”項下的“Satellite database”，我們就可以進入下圖所示的衛星搜索頁面。這個頁面下方列出了從1957年人類發射的第一顆衛星“Sputnik 1”開始的所有可供查詢的衛星（顯然軍事衛星一般是查不到的），上方則可以對衛星進行搜索。
●衛星搜索頁面。
最簡單的搜索方式是在“Name”框裡輸入衛星的名字進行搜索，中國發射的衛星名字是漢語拼音首字母的縮寫+編號，或者漢語拼音全名+編號。在這裡，“東方紅一號”的名字是“DFH-1”，不需要區分大小寫。如果你不清除編號的格式，或者不清楚你要查的衛星有沒有編號，那也沒關係，可以通過通配符“*”來進行模糊查找，比如在這裡輸入“DFH*”，點擊“Update”按鈕，系統就會返回所有以“DFH”開頭的衛星，如下圖所示，搜出了3 個與東方紅有關的衛星。
●衛星搜索結果頁面。
注意如果在這裡只輸入“DFH”，是搜不出任何結果的，這一點和我們平時經常使用的搜索引擎不同，一定要輸入通配符“*”。大家還可以試試查找咱們的神舟系列飛船，輸入“shenzhou*”，看會返回什麼結果。
如果你不清楚衛星的名字，卻知道衛星的發射年份，或者衛星編號的範圍，那麼可以通過下面的“Year of launch”或者“Satellite number range”來進行查找。
還是以“東方紅一號”為例，搜索出結果以後，點擊“DFH-1”，就能進入的這個衛星的信息頁面。點擊“Orbit”列的鏈接，可以看該衛星的軌道情況。點擊“Visible Passes”，則會顯示我們熟悉的該衛星的可見過境列表。點擊“AllPasses”，則在可見過境的基礎上進一步顯示該衛星白天的過境。
8.添加和切換觀測地點
H-A 允 許 同一 個 帳 號添 加 若 干 個不同的觀 測 點。 在 主頁 面上“Configuration”項下點擊“Change your personal settings”，就能進入下圖所示的賬戶管理頁面，在這裡可以切換不同的觀測點。如果你還沒有別的觀測點，點擊下方的“add new”按鈕，就能添加觀測地點。現有觀測地點右邊的“edit”按鈕可以編輯觀測地點，delete”按鈕可以刪除觀測地點。點擊左邊的“Selected ?”項下的單選框，可以更改觀測地點。在頁面下方，還能管理賬戶信息。更改完成後，別忘了點擊最下方的“Update”提交。
●賬戶管理頁面。
9.人造天體過境的拍攝
人造天體過境的拍攝方法類似拍攝流星雨，即用廣角鏡頭，設置較高的感光度、較大的光圈和較短的曝光時間連拍，保證人造天體過境的軌跡比較亮，同時又不被背景天光所淹沒。ISS過境往往會比較亮，拍它時感光度可以適當調低一些，比如降低到ISO400，這樣畫面會更乾淨。後期用疊加星跡的Startrails軟件將拍到的過境照片疊加起來即可。搭配合適的地景，你的照片會很漂亮。
銥星閃光的拍攝稍有不同，一般曝光時間要長一些，而且開始曝光的時間要掐得很準。為什麼？因為一張完美的銥星閃光照片的閃光軌跡應該是對稱的，像一個拉得很長的紡錘形。中央是閃光最亮的部分，比較粗，往兩邊逐漸變細變淡。另外，整個閃光軌跡最好不要有斷開，有斷開的軌跡不好看，因此最好不要用短時連拍的方法盲拍銥星閃光。這就要求首先你的曝光時間不能太短，太短了這個紡錘兩邊延伸出去的長度不夠。筆者推薦的曝光時間是10～2 0秒。其次是確定好曝光時間以後——在這裡以20秒為例，就需要有精確的時間，在閃光開始前10 秒按下快門線開始曝光，這樣軌跡兩邊才能對稱。獲得精確時間的方法也很多，可以直接使用GPS 軟件，也可以撥打12117授時台提前校對好你手錶的時間。
人造天體過境情況多變，拍起來好玩，難度低，對器材的要求也低。ISS和銥星閃光亮度很高，在城裡就能很好地拍攝，實在是豐富拍攝經驗、增加拍攝樂趣的極佳項目。如果趕上我國的重大航天發射，還能拍到我們自己的航天器過境，更是意義非凡。所以，希望大家多玩人造天體過境的觀測與拍攝！
►銥星閃光照片。下圖是局部放大圖，可以清晰地看到銥星閃光中間亮、兩邊暗的紡錘形，而且兩邊對稱，中間也沒有斷開。旁邊的紅色連線標出了仙後座。曝光參數：等效 27mm焦距，ISO400， f/4.0，10秒。
