最新一代NASA火星探测器内部详解图

MARS 2020的23只“眼睛”

当1997年NASA的“火星探路者”号（Mars Pathfinder）降落火星时，仅仅有五架摄像机：两架在着陆器上弹出的桅杆上，另外三架在美国宇航局的首个探测器梭霍纳（Sojourner）上。

从那以后，太空搭载相机技术取得了飞跃。 相机尺寸缩小，质量提高。

NASA十月30日公布的“火星2020”将比任何一辆火星车都拥有更多的“眼睛”：总共23个高清精密摄像头，支持全景，可以工作于极端天气，气候研究以及辅助科学仪器进行分析。

在火星探测器下降到火星时，他们将提供更多信息更加高清，并成为第一个在另一个星球上开启速降图像的探测器。 MARS 2020的内部甚至还会有一个摄像头，这个摄像头将在样品储存后停留在火星表面上进行现场研究，并在未来的任务中收集更多资料。

这对于火星探索来说是一个质的的飞越。从5架摄像机给我们带来的信息，我们从而可以推断出火星的轮廓。那么现在这23架高清摄像机的到来，我们可以更清楚的，更一览无余的看清火星每一个角落。现在的很多想象图也将被一一推翻，因为MARS 2020将呈现出一个最真实的火星。

所有这些相机将在加利福尼亚州帕萨迪纳的美国宇航局喷气推进实验室中进行研究。

NASA喷气推进实验室（图片来源：视觉中国）

自从探路者（Mars Pathfinder）以来，关于“眼睛”得研究一直在稳步前进：“精神”和“机遇”探测器每个设计了10个摄像头，包括着陆器， 火星科学实验室的好奇号探测器有17个。

Mastcam-Z模型，是Mars 2020流动站的科学相机之一。

NASA的成像科学家称：MARS 2020搭载的Mastcam-Z型 3：1 变焦高清相机的性能超越前代所有火星探测器所搭载的宇宙用摄像机。它可以用于所有场景，智能识别很多物质与成分协助科学研究。并且数据传输与储存能力也更加强劲。

三维图像与彩色全景收集

MARS 2020的“Z”型摄像头原型

Mastcam-Z首席研究员Jim Bell说： “Z”代表“变焦”，这种最新技术将被添加到Mastcam摄像机上，从而变成“Mastcam-Z”型摄像机，这种技术将被运用到火星探测器的主摄像机上，这种技术将给科研带来更多便利。

Mastcam-Z的立体相机可以支持更多的三维图像，这对于检查地质特征和远距离搜寻潜在样本是非常理想的。

它可以在足球场的长度上看到侵蚀和土壤质地等特征。 记录这些细节是非常重要的：它们可以揭示地质线索，并作为重要的科研依据帮助地质学家进行分析研究。

在地外科学研究中三维图像技术是非常重要的，三维图像可以做到可进可远。在人类无法亲身经历的环境中，这种距离上的自由度是有着相当重要的意义的。

“好奇号”探测器的主摄像机拍摄的图片

前代火星探测器基本搭载的都是“工程用摄像机”驱动程序，这是为了避免发生危险和意外而损坏数据。同时为了保证像素，这种工程驱动下只能拍摄到100W像素的黑白照片，这对于科学研究来说无疑是一个障碍。（关 注 gong 众 微 平台：dameikexue 更 多 精 彩）

但是在MARS 2020上，搭载的相机，在程序的更新升级下，已经可以支持传回20W像素的彩色照片，这对于火星的探索不得不说又是一个飞跃。无论从地质，气候，环境，等等的科学判断上，还是对于火星大环境的了解挖掘上都有着极其深远的意义。

同时这次的工程摄像驱动（NAVCAM）又进行了再次的升级，不但支持高像素彩色成像，同时也支持多场景只能拼接，不难想象，很快，我们会看到一个更真实，更清晰，更加身临奇景的火星景象了！

这样的改变将使 MARS 2020火星探测器更高效，更便捷。用更少的时间来进行图片拼接，并可以很自然的规避图片的模糊，场景呈现效果将更加自然和真实。

数据传输的挑战

在这种摄像技术的搭载下，传输数据成了一个最大的问题。

首先我们需要知道火星距离地球多远。平均距离1.2亿公里。

在这种距离下，传输的照片更加清晰，传输的问题就会越来越多。目前，用于火星探测器的大多数传输系统都还停留在电信线路链接，这就是限制成像系统质量的主要因素。

为了解决这个问题，相机随着时间的推移变得越来越“聪明” 更加智能化，特别是在压缩方面。

在“机遇号”火星探测器上运用的是计算机内置压缩技术，但是到了“好奇号”火星探测器上则已开始运用相机电子内置压缩设备进行压缩工作。这就在现有技术条件下可以给我们告诉传回彩色照片，3D全景照片甚至是高清视频。

“机遇号”火星探测器

同时NASA还利用火星轨道飞船作为数据中转站。将大量高清数据通过火星车传到火星轨道飞船上再次进行压缩，随后传回地球。轨道飞船的传输能力和压缩能力是大大高于火星车的。

美国火星轨道探测器

NASA MASRS 2020 的成像科学家表示，在Mars 2020投入使用后，Mastcam-Z的内置压缩能力将更加强大，在每一个火星日都可以向地球传回数十兆的甚至百兆以上的数据。

NASA计划利用已经在火星轨道上的现有航天器 - 火星侦察轨道器，MAVEN和欧洲航天局的跟踪气体轨道器作为2020年火星探测任务的数据中转站来支持MARS 2020的23个高清“大眼”。

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