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天问一号探测器“锁住”火星清晰面貌

        宇宙对于人们来说是遥远的未知,正因如此,人们不断发展航天技术,试图将目光“投射”到遥远的宇宙中去,去探索这浩瀚的未知领域,去了解其他星球的真实面貌。而也正是这份执着,让我们收获了来自宇宙的无数珍贵照片。
 
  就在3月4日,国家航天局发布了三张高清的火星影像图,其中两张为黑白图像,一张为彩色图像。其中,黑白图像的拍摄于距火星表面330千米至350千米高度,分辨率达到了0.7米,能够清晰的展示火星表面的地貌。彩色图像拍摄的则是火星北极区域的样貌。这些照片都出自天问一号探测器,其中起到关键性作用的便是探测器上面搭载的环绕器高分辨率相机与中分辨率相机。
 
  而天问一号在为我们揭露了火星的清晰“面貌”的同时,也向我们展示了这些宇宙中的高清照相机所具备的技术实力。不过,在这背后,或许是照相仪器数十年来的技术发展与成果体现。
 
  要讲照相仪器,首先要提一提照相机。照相机简单的来说就是利用光学成像原理记录目标影像的仪器,它工作的核心要素有两点:光以及记录光线信息的工具。光简单的来说就是物体的像(即物体发射的光或者自身发出的光),而记录光线信息的工具就是我们俗称的底片。其中底片又可以分为两大类,一类是胶片,另一类是光学传感器(常见的有CCD、CMOS)。我们熟悉的手机、数码相机、无人机采用的都是光学传感器。如今飞速发展的照相仪器,就和光学传感器以及逐渐发展起来的数码摄影技术有着密切的联系。
 
  分辨率这个词我想大家并不陌生,如今无论是手机还是相机,只要具备拍摄功能的产品,都或多或少的会提到分辨率这个词。但是在胶片摄影时代,却鲜少有人提到分辨率,更多的是直接讨论“画质”,其中原因在于分辨率是数码相机出现后普及起来的概念。照相仪器的光学传感器上均匀的分布了大量的感光元件,当拍摄物体的像被聚焦到传感器上后,每个感光元件都会接收到不同的光信号,而计算机通过将这些光信号收集起来,并按照特定的顺序像拼图一样拼接起来便形成了一张图片,而这张图片便是被摄物体的照片。而分辨率其实指的就是光学传感器上感光元件的相对数量。在相同的生产工艺下,感光元件数量越多,就意味着能够记录更加完整的光学影像信息。而想要在固定的体积下,在传感器上安装更多的元件,背后的技术要求也就更高,可想而知,此次天问一号拍摄的高分辨率火星照片背后所具备的技术实力。
 
  而想要得到清晰的影像,光有好的传感器是不够的,这还涉及到另一个问题——对焦。光学成像原理涉及到一个名词——焦平面,简单的说,如果映射到底片上的不是焦平面,那么无论是出现在其前面还是后面,最后得到的图像信息都是模糊的。那么如何去寻找这个焦平面呢?简单的来说就是“对焦”,更直接的解释便是对目标所处距离的精准测量。所以说,在高清火星照片的背后,其实还涉及了复杂的计量技术。
 
  但这些并不是全部,照相仪器还有一个重点便是联用。对于相机来说,拍摄完照片它的工作就结束了,但是对于大多数照相仪器来说,照片只是它工作的一部分,后续还需要通过照片来完成更加复杂的工作。这次天问一号就是通过将高分辨率相机与具备线阵推扫和面阵成像的两种探测器联用,来实现对重点区域地形地貌的精细观测作业的。

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