出门游玩旅拍,走到哪拍到哪,这是人类近一百多年来养成的习惯,对于各国航天人而言也是如此,比如旅行者一号拍摄的“暗淡蓝点”、卡西尼号拍摄的土星环等都是人类航天摄影作品中的不朽之作。
卡西尼号探测器拍摄的土星环
航天摄影是提高空间探测任务展示度的重要工作,这项工作做好了可以激发大众的科学热情,更可以在青少年心中埋下一颗颗向往浩瀚宇宙的种子,这对于人类的未来至关重要。
将近两年前,长征五号遥四运载火箭在海南文昌航天发射场点火升空,这枚火箭的乘客是人类有史以来飞向深空规模最大的一艘探测器“天问一号火星探测器”,该探测器发射质量达到5吨左右,由环绕器、进入舱、着陆平台、祝融号火星车构成,它也携带了许多解锁人类航天摄影新视角的装备。
发射天问一号火星探测器的长征五号遥四运载火箭
两器互拍是嫦娥系列月球着陆探测任务的经典项目,那么天问一号火星登陆任务又该如何实施这一任务?
驶抵火星表面后,祝融号先是移动至着陆平台东偏南约6米处,然后使用桅杆顶部的全景相机对着陆平台成像,在这张图像中着陆平台的展开坡道、缓冲着陆腿、姿控发动机等各部件细节清晰可辨,悬挂其上采用记忆复合材料制备而成的五星红旗更是熠熠生辉。
祝融号火星车使用全景导航相机拍摄的着陆平台
完成着陆平台成像后,谁来为祝融号火星车成像?与嫦娥系列月球着陆器不同,天问一号着陆平台的任务就是承载祝融号登火,自身并没有原位探测任务,因而没有配置太阳翼或核电池,完全依靠蓄电池供电,在着陆三小时后断电,这意味着它无法为祝融号拍摄打卡火星的照片。
为了以最小代价获取火星车照片,参研人员独具匠心地在祝融号车体底部设计了自带电源的分离式相机,完成着陆平台成像工作后,祝融号继续调转车头,并向着陆平台以南约10米处移动,抵达目标位置后分离相机解锁释放至火星表面,科研人员形象地将这一设计称之为“母鸡下蛋”。
从祝融号火星车底部掉落的“分离相机”
接下来,祝融号开始倒车,它先倒车至距离分离相机约5米处,分离相机为其拍摄了一张极具视觉冲击力的仰拍照,然后祝融号继续向着陆平台西偏南方向移动,分离相机随后为祝融号火星车与着陆平台拍摄了两器合影,后来网友们为这张两器合影照片起了一个极富内涵的名字“星星之火”。
在距离分离相机约5米处拍摄的祝融号火星车正面照
分离相机拍摄的祝融号火星车与着陆平台合影“星星之火”
两器合影照片在以往人类的地外天体探测任务中还从来没有过,不过呢,完美之中也有些许遗憾,那就是照片中的两器并没有在画面中心,有些不太正,但也正是这种“不完美”成全了特殊的构图之美。
话说为什么两
祝融号使用全景导航相机实拍掉落至火星表面的“分离相机”
分离相机还有一点值得称道,那就是出于降低成本考虑,这台相机是一台商用标准相机,而不是严格意义上的宇航级标准相机。
这台相机带给我们的视觉冲击远不止如此,它还记录下了祝融号在火面移动的动态视频,这在人类以往的火星探测任务中也非常罕见,我们可以看到祝融号连续完成了倒车、原地转向等一系列行驶动作。分离相机生产的一系列影像数据皆通过wifi无线信号传输给祝融号火星车,再由后者转发至火星上空的环绕器,环绕器再转发至地球。
分离相机拍摄的祝融号倒车影像
后来一位外国友人看到祝融号在火星表面的成像产品后抱怨,NASA在过去有很多机会做这些工作,为什么没有去做?
的确,对于善于做宣传工作的他们而言这确实“不应该”,由此可见“讲好太空故事的能力”并不是NASA的专利,中国航天人同样有着自己的智慧与创造。
分离相机拍摄的祝融号原地转向影像
仰望星空是什么最令人动容?浩瀚深邃的宇宙能够激发人类无尽的求知欲,以及难以言表的震撼,而这些都是大自然的鬼斧神工,唯有人造航天器才是属于人类的创造。
天问一号探测器的旅拍工作远不止如此,依托5吨级的大身板,它携带了一系列的自拍神器。
首先是在地火转移飞行途中,环绕器释放了分离测量传感器A,这台设备的分离速度是0.3米/秒,有效成像距离1至20米,换算下来就是有约1分03秒的成像时间,分离之后该测量传感器呈翻滚姿态,利用两个立面配置的两台相机进行成像,每翻滚一圈有两次成像机会。
天问一号分离出去的“分离测量传感器”
分离测量传感器A不同于在火星表面由祝融号释放的分离相机,前者工作在太空环境中,所以必须使用航天级元器件,因此成本会高一些。最终这台设备成功对天问一号探测器整器进行了成像作业,这也是人类首次拍到置身于深空中的完整的探测器形貌,在成像图像中可以看到环绕器也有一幅国旗闪耀太空。
分离测量传感器拍摄天问一号探测器
天问一号探测器的自拍任务可以说是贯穿始终的,近火制动捕获拍摄太阳翼与定向天线,分离着陆巡视器时的画面也由监视相机记录,登陆火星任务途中,监视相机又记录下了开降落伞图像,以及进入舱背罩分离图像。
天问一号近火制动捕获画面
着陆巡视器与环绕器分离
着陆巡视器开降落伞
着陆巡视器抛离背罩与降落伞
当天问一号探测器完成火星制动捕获环绕、着陆巡视器登陆火星,以及设计寿命内的火面巡视三个大项任务后,环绕器由中继通信轨道进入遥感使命轨道,后来在这条轨道上运行的环绕器又释放了一枚分离测量传感器B,其工作原理与分离测量传感器A一样,这一次我们拍到了环绕器与火星的合影照片,这又是人类航天摄影的一个新机位。
天问一号环绕器与火星合影
在分离测量传感器B的成像照片中有环绕器局部特写、环绕器与火星合影、火星北极冰盖等画面,看到这些画面又有外国友人不淡定了,他感慨中国像是生活在一百年后的2122年。这一次我们成了人类未来的代言人。
外国友人的感慨
分离之后又分离,除了分离成像设备,还有别的手段吗?有的。当时间来到虎年春节前夕,环绕器雪藏已久的另一款神秘设备上场了,它就是配置于环绕器的自拍杆。
环绕器侧壁安装的自拍杆
环绕器自拍杆与着陆平台悬挂的国旗一样,也采用了形状记忆复合材料,需要解锁展开时只需要对折叠部位进行加热,就可以自动展开,这台重量仅有一斤六两的自拍杆展开到位后有1.6米的长度,自拍杆端部配置有相机,这台设备成功记录了自身展开的动态视频,也拍摄到了环绕器与火星的合影,在动态视频中可以看到探测器调姿与太阳翼转动产生的光影变动,以及飞越火星北极冰盖。
自拍杆拍摄的环绕器
自拍杆镜头下环绕器上的国旗熠熠生辉
俗话说“耳听为虚,眼见为实。”,天问一号携带的一系列成像设备不仅可以解锁人类感知太空探索的新视角,其成像产品也可以用于探测器自身的状态监视与评估,进而辅助科研人员进行相关决策。
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