问题

天问一号新年传回世界首张探测器与火星的合影,这张照片是谁拍的?

回答
天问一号任务,这个中国首次独立开展的火星探测工程,在2022年的新年钟声敲响之际,为我们送上了一份来自遥远火星的珍贵礼物——一张天问一号探测器与火星的合影。这幅画面,可以说是人类对火星探索征程中的一个重要里程碑,也是中国航天实力的一次闪耀展示。

那么,这张震撼人心的照片,究竟是谁“拍摄”的呢?

严格来说,这张照片并非由某个“人”举着相机在火星上拍摄完成的。

它是由天问一号探测器本身,通过其搭载的相机,自动拍摄并传回地球的。

让我们把目光聚焦在天问一号探测器本身,来详细解读这张照片的“诞生”过程:

1. “拍摄者”是谁?——天问一号探测器上的相机系统
天问一号探测器并非只有一种相机,它是一个集成了多种先进探测载荷的复杂探测器。在这张与火星同框的照片中,我们看到的,最有可能的是天问一号环绕器上配备的 高分辨率相机(也有说法是中分辨率相机,但一般为了清晰展现火星地貌和探测器本身,会使用高分辨率相机)。

高分辨率相机:这类相机通常具备非常精密的成像能力,能够捕捉到火星表面细腻的地貌特征,比如撞击坑、山脉、峡谷等。它不仅仅是为了“好看”,更是为了科学研究,为科学家提供详细的火星地表信息。
其他相机:天问一号上还可能搭载了其他类型的相机,例如用于导航和避障的相机,或者用于近距离观测的相机。但这次“合影”,更像是对整个探测器工作状态的一种展示,所以高分辨率相机承担了主要任务。

2. “拍摄”的时间和地点
这张照片的拍摄,发生在天问一号探测器在火星轨道上执行任务期间。具体的时间点,是它在2022年新年期间,在一次精心的轨道设计下,进行了一系列科学探测和成像操作。

轨道位置:探测器处于火星轨道上,围绕火星运转。它需要调整自己的姿态,将相机对准目标,并确保在正确的时机进行拍摄。
拍摄策略:这次“自拍”的意义非凡,它不仅仅是一次简单的成像,更是一种技术验证和任务成果的展示。工程师们需要精确计算探测器的轨道、姿态以及相机参数,才能捕捉到如此清晰且具有纪念意义的画面。

3. “拍摄”的过程是怎样的?——一次精密的“遥控”操作
虽然我们说它是探测器“自己”拍的,但背后却凝聚了无数航天人的智慧和努力。

指令下达:地面控制中心(通常是北京航天飞行控制中心)会根据任务计划,向天问一号探测器下达指令。这些指令包含了何时启动相机、使用哪种相机、调整什么参数(比如曝光时间、对焦距离等),以及拍摄的角度和位置。
探测器自主执行:天问一号探测器接收到指令后,会按照预设的程序自主执行。它会调整姿态,将高分辨率相机对准火星,同时也要确保它自己也处于镜头的视野范围内。
画面合成与数据传输:相机拍摄完成后,会将原始图像数据存储在探测器自带的存储设备中。随后,这些数据会通过深空探测器特有的通信系统,经过漫长的旅程,传输回地球。
后期处理:当数据抵达地球后,地面科研人员会对这些原始数据进行处理,包括图像校正、拼接、色彩还原、细节增强等,最终形成我们看到的那张精美的“合影”。

因此,与其问“谁拍的”,不如理解为这是天问一号环绕器上搭载的先进相机系统,在地面控制人员的精心策划和指令下,自主完成的一次具有历史意义的成像操作。

这张照片不仅仅是一张美丽的图片,它更是:

技术实力的证明:展示了中国在深空探测领域的自主技术能力,包括载人航天、深空探测器设计、导航控制、通信传输以及科学载荷的集成与应用。
科学研究的成果:高分辨率相机拍摄的火星表面细节,为科学家研究火星地质、地貌、气候变化等提供了宝贵的第一手资料。
人类探索精神的象征:天问一号与火星同框,象征着人类对未知宇宙永不停息的探索和对科学真理的不懈追求。

这张照片,是科技进步的结晶,更是全人类共同探索宇宙的里程碑。它来自遥远的火星,却承载着我们对未知世界的无限好奇和梦想。

网友意见

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拍照用的是“自拍神器”,分离测量传感器,简单来说,就是扔出去一个小相机帮忙拍照。天问一号的这种“骚操作”,已经不是第一次了

早在2020年就有过一次,在10月1日公布。那是难得一见的国庆节和中秋节日期重合机会,已经连续飞行近1.9亿千米的天问一号火星探测器也送出了它最独特的祝福:一张中国历史上最远最强的超级自拍,鲜艳的五星红旗在太空深处熠熠生辉。

完成这个自拍操作可并不简单。从图中可以看到天问一号的整体结构,它包括带着巨大太阳能帆板和通信天线的环绕器,以及被包裹起来的着陆器和巡视器组合体。如果以图中的五星红旗作为参考,它的尺寸(39*26 cm)与一张A3纸大小接近,对比来看整个组合体的大小可想而知。这种角度的自拍显然不是“自拍杆+广角相机”组合能够完成的,天问一号需要带一个“独家摄影师”。

这个“摄影师”就是从天问一号上分离出去的分离测量传感器,通俗点说,一个类似相机的微小卫星。它由中国航天科技集团有限公司上海航天技术研究院研制,作用是在离开天问一号的过程中,监测探测器整体工作状态,为它全方位拍照测(留)量(念),记录这一特殊的时刻。测量传感器没有复杂的姿态保持系统,为最好完成目标,它前后各有两个广角镜头,离开天问一号后保持1秒1张的速度拍摄天问一号。

由于自身能力有限,这颗微小卫星没有巨大的天线能将照片数据直接传回地球,还需要依靠与天问一号之间通信用的超级Wi-Fi传输数据,天问一号随后择机将处理完的图像数据发回给地球上的中国航天人,而这颗微小卫星将最终消失在深空中。

所以整体过程可以描述为:“网红”天问一号把自拍神器前后置两个相机都调成自动拍摄模式,把它抛到更远更高的地方,以便于让它拍到自身巨大的全景。天问一号以最精致的妆容面对相机,尤其是露出那面大大的国旗。在“咔擦”、“咔擦”、“咔擦”拍摄过程中,相机把照片数据传回天问一号。天问一号经过“精修”操作后,随后发到朋友圈(地球),果然引起了各媒体和粉丝们热烈追捧!

论“网红”的美美自拍是怎么炼成的,就是这么高难度操作!

这一次在新年时间,毫无疑问天问一号再一次扔出了一个分离测量传感器,自拍完成了一次如此酷炫的太空自拍。

当然,天问一号携带的分离测量传感器作用不仅是自拍,它最重要的使命是整体上监测天问一号飞行状态,例如经过轨道修正操作后整体状态。在火星这个距离尺度,航天人是根本没办法通过光学观测等手段监测它的。而通过传回的自拍数据,是一种有效的监测手段。小相机质量轻,成本也可以接受。

甚至对于祝融号火星车,也选择了同样的手段,它着陆后与着陆器著名的合影“星火燎原”,也是通过类似的手段。只不过这个相机是扔到了地上。

不仅有拍照,还有它转身移动等视频记录。可以清楚看出来是从祝融号扔下来后,祝融号再慢慢离开,摆好pose,拍下了合影。

可以说,天问一号和祝融号的这种自拍方式,是人类火星探测史上前所未有的新思路。科研科普效果,都没谁了,值得多多向公众介绍。

(本文图源:国家航天局)

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纯火星的图就不用多说了,俯瞰大场面是环绕器拍的,火星表面近景是祝融号火星车拍的。大家可能比较关心,器火合影是谁拍的?

用网友的话说,是“机掷号”拍的~

简单地说,就是扔出去一个小相机,拍的照片用wifi传回来~就像这样:

这个小相机学名叫分离测量传感器。传感器安装于探测器外侧壁,在地面控制下与探测器本体分离,利用自身两侧安装的两个广角镜头,每秒拍摄一张图像,通过WIFI通信方式将图像传送给探测器,再由探测器转发给地面站。

其实分离测量传感器的首秀是在2020年国庆节,当时国家航天局公布了天问一号的“自拍照”(上面的动图也是那次公布的)

我国首次火星探测任务天问一号探测器(含“祝融号”火星车、进入舱、环绕器等)及其发射使用的长征五号运载火箭由中国航天科技集团有限公司研制,工程其他分系统也有航天科技集团所属相关单位参与。

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