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宇宙中的高清照相機 天問一號幫火星拍些照
2021年03月05日 08:56:14
來源：化工儀器網(wǎng) 點擊量：6867
宇宙對于人們來說是遙遠的未知，正因如此，人們不斷發(fā)展航天技術(shù)，試圖將目光“投射”到遙遠的宇宙中去，去探索這浩瀚的未知領(lǐng)域，去了解其他星球的真實面貌。而也正是這份執(zhí)著，讓我們收獲了來自宇宙的無數(shù)珍貴照片。
【化工儀器網(wǎng) 時事熱點】宇宙對于人們來說是遙遠的未知，正因如此，人們不斷發(fā)展航天技術(shù)，試圖將目光“投射”到遙遠的宇宙中去，去探索這浩瀚的未知領(lǐng)域，去了解其他星球的真實面貌。而也正是這份執(zhí)著，讓我們收獲了來自宇宙的無數(shù)珍貴照片。
就在3月4日，國家航天局發(fā)布了三張高清的火星影像圖，其中兩張為黑白圖像，一張為彩色圖像。其中，黑白圖像的拍攝于距火星表面330千米至350千米高度，分辨率達到了0.7米，能夠清晰的展示火星表面的地貌。彩色圖像拍攝的則是火星北極區(qū)域的樣貌。這些照片都出自天問一號探測器，其中起到關(guān)鍵性作用的便是探測器上面搭載的環(huán)繞器高分辨率相機與中分辨率相機。
而天問一號在為我們揭露了火星的清晰“面貌”的同時，也向我們展示了這些宇宙中的高清照相機所具備的技術(shù)實力。不過，在這背后，或許是照相儀器數(shù)十年來的技術(shù)發(fā)展與成果體現(xiàn)。
要講照相儀器，首先要提一提照相機。照相機簡單的來說就是利用光學(xué)成像原理記錄目標(biāo)影像的儀器，它工作的核心要素有兩點：光以及記錄光線信息的工具。光簡單的來說就是物體的像(即物體發(fā)射的光或者自身發(fā)出的光)，而記錄光線信息的工具就是我們俗稱的底片。其中底片又可以分為兩大類，一類是膠片，另一類是光學(xué)傳感器(常見的有CCD、CMOS)。我們熟悉的手機、數(shù)碼相機、無人機采用的都是光學(xué)傳感器。如今飛速發(fā)展的照相儀器，就和光學(xué)傳感器以及逐漸發(fā)展起來的數(shù)碼攝影技術(shù)有著密切的聯(lián)系。
分辨率這個詞我想大家并不陌生，如今無論是手機還是相機，只要具備拍攝功能的產(chǎn)品，都或多或少的會提到分辨率這個詞。但是在膠片攝影時代，卻鮮少有人提到分辨率，更多的是直接討論“畫質(zhì)”，其中原因在于分辨率是數(shù)碼相機出現(xiàn)后普及起來的概念。照相儀器的光學(xué)傳感器上均勻的分布了大量的感光元件，當(dāng)拍攝物體的像被聚焦到傳感器上后，每個感光元件都會接收到不同的光信號，而計算機通過將這些光信號收集起來，并按照特定的順序像拼圖一樣拼接起來便形成了一張圖片，而這張圖片便是被攝物體的照片。而分辨率其實指的就是光學(xué)傳感器上感光元件的相對數(shù)量。在相同的生產(chǎn)工藝下，感光元件數(shù)量越多，就意味著能夠記錄更加完整的光學(xué)影像信息。而想要在固定的體積下，在傳感器上安裝更多的元件，背后的技術(shù)要求也就更高，可想而知，此次天問一號拍攝的高分辨率火星照片背后所具備的技術(shù)實力。
而想要得到清晰的影像，光有好的傳感器是不夠的，這還涉及到另一個問題——對焦。光學(xué)成像原理涉及到一個名詞——焦平面，簡單的說，如果映射到底片上的不是焦平面，那么無論是出現(xiàn)在其前面還是后面，后得到的圖像信息都是模糊的。那么如何去尋找這個焦平面呢？簡單的來說就是“對焦”，更直接的解釋便是對目標(biāo)所處距離的精準(zhǔn)測量。所以說，在高清火星照片的背后，其實還涉及了復(fù)雜的計量技術(shù)。
但這些并不是全部，照相儀器還有一個重點便是聯(lián)用。對于相機來說，拍攝完照片它的工作就結(jié)束了，但是對于大多數(shù)照相儀器來說，照片只是它工作的一部分，后續(xù)還需要通過照片來完成更加復(fù)雜的工作。這次天問一號就是通過將高分辨率相機與具備線陣推掃和面陣成像的兩種探測器聯(lián)用，來實現(xiàn)對重點區(qū)域地形地貌的精細(xì)觀測作業(yè)的。
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