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凤凰号火星着陆车自带相机背后的科技

发布: 2008-6-05 16:22 | 作者: 元元 | 来源: 搜狐科学

鞭牛士&搜狐IT——网编训练营

  

  凤凰号携带的首要相机――地表立体成像仪能拍3D图像

  据美国《大众科学》杂志报道,美国东部时间5月25日19时53分(北京时间5月26日7时53分),美国宇航局凤凰号火星探测器在火星北极成功着陆,开展为期90天的探测任务。期间,它的3D立体成像仪和其机器臂相机将拍下红色行星令人惊讶的特写彩照,让大家一睹火星风景。

  果然没有让人们失望,在过去的2周里,凤凰号火星探测器已经从火星北极的着陆点拍下了令人难以置信的大量图像。在这些图像中没有出现小绿人,只是外星土地异常美丽的全景图和特写镜头。作为摄影爱好者,自然会对凤凰号上的相机产生兴趣:是什么的相机让凤凰号拍下如此惊美的图片呢? 

  地表立体成像仪

  凤凰号的首要相机是地表立体成像仪(SSI),类似于火星拓荒者号任务上所使用的相机的改进版。它有一个机架,高1.8米多一点,与人类的身高相当。它还有2个立体镜头(猜想是模仿人类的眼睛),每一个镜头能在单色CCD传感器上拍下1024x1024像素的照片。地表立体成像仪能围绕机架水平旋转360度,同时还能垂直摇摄拍下天空或土壤的全景图。所谓摇摄就是让相机移动以便把被摄物保持在画中以产生全景效果。

  此相机的立体装备不只是拍下用3D眼镜观看的模糊图像,而是将这些图像用来产生有关着陆点的精确的三维全息地图,之后科学家要用此地图来选择凤凰号要进行挖掘的土壤区域,并确保机器臂在没有任何地表物阻挡的情况下安全移动。

  看看其说明书,地表立体成像仪看起来很过时,只有1兆像素且还是单色传感器,相比之下,它只相当于我们使用的低档数码相机。然而,这些局限性是受设计限制的。尽管你的相机手机拍下的照片比它拍的照片更清晰,但你的相机手机不能将其图片通过过于缓慢的数据连接发送到数百万公里之外的地方。而凤凰号小组在图片分辨率和大小之间加以权衡,当需要更高分辨率或全息图时,地表立体成像仪收集多张照片,之后合成镶嵌图,再发送回地球。

  另一方面,在凤凰号小组控制好单种光波的情况下,它的单色CCD传感器确实能保证最后能出来颜色更加精确的彩照。在地球上使用的数码相机中,滤光器通过红绿蓝三色光感受器将图像一像素一像地分别覆盖到图像传感器上,之后再由图像处理器加以结合,以产生全彩色的三原色图像。而在凤凰号上面,此同样的基本概念则由一个12位置的滤光轮来实现,它能分离出不同波长的光线,拍摄单波长的图像,之后将单波长的图像加以合成,再发送回地球。这可能是保证图片颜色更加精确的办法。此滤光轮还被用于测量火星大气状况,包括大气密度、水蒸汽浓度和空气中尘埃的多少。

  机器臂相机

  凤凰号第二部主要相机是机器臂相机(RAC),它使用更加新奇的办法在单色CCD传感器上拍摄彩照。由于RAC安装在自身的机器臂上,得让光线足以不影响机器臂的运动。为减少重量,其彩色滤光过程由二层红绿蓝发光二级管(LED)来完成。为拍摄好每一张照片,机器臂相机发出4张单个画面,每一画面分别由每种颜色的LED进行照亮,而第四个画面只由自然光照亮,之后,第四个画面从其它3个画面中删除出来,因此剩下的就只有纯彩色的画面了。接下来,将这些纯彩色画面结合起来形成全彩图像。

  机器臂相机的CCD传感器拍摄较低像素的图片,只有512x256像素,是1兆像素的近十分之一。然而,它近距离调焦可以近到只有13毫米,从而使其分辨率达到每像素23微米,看来可当显微镜使用。机器臂相机的主要任务是给土壤样品拍照,包括机器臂挖掘前后的土壤样品。它还能到达地表立体成像仪不能到达的地方,如火星着陆点地表上的白色物质。此白色物质可能是水冰或盐。

  联手使用这二部相机,凤凰号能拍摄任何东西,从令人吃惊的360度狭长的火星风景到特别近的土壤样品特写,都有相当惊人的特殊效果。

TAG: 凤凰号 火星着陆车

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