火星传来冬奥祝福 天问一号在太空完成高难度自拍

图说：天问一号火星探测器自拍　来源／采访对象提供

　　北京冬奥会开幕当天，一则穿越了3.2亿公里的星际祝福“火”速抵达，天问一号火星探测器利用侧面的回拍相机，进行了一次“宇宙级”自拍，将火星环绕器上的五星红旗与北京冬奥会和冬残奥会会徽同框拍摄，成为全球共享奥运时刻的高光见证。此次的回拍相机来自上海，由中国航天科技集团八院803所研制。

　　天问一号发射以来大片频现，在奔火途中及环火期间，用各种各样的拍照姿势为祖国送上满满的祝福。自分离相机一跃而起的腾空自拍、送上元旦祝福后，短短一个月，又通过“自拍杆”自拍的方式，为北京冬奥会送上“宇宙级”贺礼。

　　回拍相机与分离相机属于天问一号火星环绕器近距离遥测探头子系统，观察天问一号探测器在空间的动作和状态。据产品主管设计师吴迪介绍，回拍相机安装在变结构锁定及伸展装置——“自拍杆”的末端。这根宇宙级“自拍杆”由特殊材质制成，在天问一号发射和飞往火星的过程中均为收拢状态，到达火星轨道后，“自拍杆”通过加热片局部加热的方式，使其由四段折叠收拢状态向外展开，完全伸展开后的长度可达1.6米，从而可以使回拍相机的镜头正对火星环绕器，稳定地监测火星环绕器的飞行情况。

　　此前天问一号火星环绕器相继释放了两个分离相机，在有限的飘飞时间内拍下了美丽的环绕器全身照以及环绕器与火星的合影照。与分离相机不同的是，回拍相机可以实现稳定的近身连续拍摄，获取更多情况下环绕器的飞行细节。为了尽可能地扩大拍照视野，八院研制团队采用了视场更大的镜头，水平视场与垂直视场都超过100°，差不多为分离相机的两倍。

　　在火星轨道上拍照的主要难点在于被拍摄物体目标特性的不确定。“日常我们在拍照的时候会根据光照条件选择一个合适的角度及拍摄模式，达到最佳拍摄效果。”吴迪解释道。火星轨道的环绕器处于飞行过程中，其光照条件、受照范围、“自拍杆”伸展后的角度都会导致国旗、冬奥会徽以及环绕器本体等光学特性发生连续变化，而这些变化产生的不确定性，是对光学相机自动拍照的最大挑战。

　　另外，由于采用了视场更大的镜头，环绕器“入镜”面积大，可能出现部分处于极亮（受太阳光照射）状态、部分处于极暗（阴影区域）状态的情况，而国旗与冬奥会徽的面积相对较小，随着环绕器在轨道上快速的飞行，环绕器本体亮和暗的区域也一直处于变化中。“考虑到诸多拍摄工况，我们设计了以国旗为中心的自适应曝光成像控制策略。我们通过对获取图像情况的计算，自主调整曝光时间，在光照条件连续变化情况下，确保可以获取清晰的国旗图像。”吴迪说道。

　　从此次天问一号传回的视频中也可以看到，金色的环绕器反射太阳光的位置在逐渐变化，从右下角逐渐向中间移动，直至强烈的阳光照射在国旗上，国旗始终清晰可见。

　　新民晚报记者 叶薇 通讯员 陈葆娟