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宇宙中的高清照相機(jī) 天問一號(hào)幫火星拍些照
2021年03月05日 08:56:14
來源：化工儀器網(wǎng) 點(diǎn)擊量：6854
宇宙對(duì)于人們來說是遙遠(yuǎn)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(yuǎn)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(shí)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(shí)事熱點(diǎn)】宇宙對(duì)于人們來說是遙遠(yuǎn)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(yuǎn)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(shí)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(dá)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(hào)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(jī)與中分辨率相機(jī)。
而天問一號(hào)在為我們揭露了火星的清晰“面貌”的同時(shí)，也向我們展示了這些宇宙中的高清照相機(jī)所具備的技術(shù)實(shí)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(jī)。照相機(jī)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(diǎn)：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(jī)、數(shù)碼相機(jī)、無人機(jī)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(gè)詞我想大家并不陌生，如今無論是手機(jī)還是相機(jī)，只要具備拍攝功能的產(chǎn)品，都或多或少的會(huì)提到分辨率這個(gè)詞。但是在膠片攝影時(shí)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(jī)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(gè)感光元件都會(huì)接收到不同的光信號(hào)，而計(jì)算機(jī)通過將這些光信號(hào)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(shí)指的就是光學(xué)傳感器上感光元件的相對(duì)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(hào)拍攝的高分辨率火星照片背后所具備的技術(shù)實(shí)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(gè)問題——對(duì)焦。光學(xué)成像原理涉及到一個(gè)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(gè)焦平面呢？簡單的來說就是“對(duì)焦”，更直接的解釋便是對(duì)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(shí)還涉及了復(fù)雜的計(jì)量技術(shù)。
但這些并不是全部，照相儀器還有一個(gè)重點(diǎn)便是聯(lián)用。對(duì)于相機(jī)來說，拍攝完照片它的工作就結(jié)束了，但是對(duì)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(hào)就是通過將高分辨率相機(jī)與具備線陣推掃和面陣成像的兩種探測器聯(lián)用，來實(shí)現(xiàn)對(duì)重點(diǎn)區(qū)域地形地貌的精細(xì)觀測作業(yè)的。
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