天问一号与NASA探测器互拍火星车，间隔仅4天，成像差异显著 _相机

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【天问一号与NASA探测器互拍火星车，间隔仅4天，成像差异显著】

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今年上半年我国天问一号环绕器与NASA的MRO火星勘测轨道飞行器分别对两家的火星车（祝融号与毅力号）进行了高分辨率成像，成像时间间隔仅4天，当真是礼尚往来，由此也引发了关于两家火星高分辨率相机的讨论。

天问一号环绕器对NASA毅力号火星车及其着陆点成像

NASA的MRO火星勘测轨道飞行器对祝融号火星车成像
天问一号环绕器配置离轴三反设计的HiRIC火星高分相机， MRO火星勘测轨道飞行器配置的是卡塞格林主次镜+离轴第三镜方案的HiRISE火星高分相机。
由于上述两图皆非原图，所以拿两家拍摄祝融号火星车车辙的图像来对比，天问一号环绕器成像画面难以辨识两道车辙的间距，而MRO火星勘测轨道飞行器可以直接看见两道车辙。

天问一号环绕器（左）与MRO勘测轨道飞行器（右）对祝融号车辙成像
这一差别是否表明天问一号环绕器高分成像功能弱于MRO火星勘测轨道飞行器？答案并不是这么非黑即白。
地外天体遥感空间相机与地球遥感空间相机有着诸多显著的不同之处，最直接的区别是地外天体探测器需要携带大量的燃料以及其他类型的遥感探测设备，因此留给光学相机的安装空间与重量资源都有着严格的限制。

天问一号火星探测器
以天问一号探测器为例，发射重量约5吨，是人类成功发往火星环绕轨道规模最大的探测器，由环绕器与着陆巡视器两部分组成，环绕器重约3.7吨，着陆巡视器重约1.3吨，探测器在地火转移飞行期间有4次轨道修正与1次深空机动，抵达火星后还有近火制动捕获，上述任务都需要环绕器消耗大量的燃料，尤其是近火制动，轨控发动机需要持续点火15分钟，燃料需求非常大。
据统计天问一号环绕器总计加注了2.479吨燃料，由此可知环绕器的干重约为1.2吨，与此同时它还需要携带多达7台科学探测载荷，同时环绕器自身也有结构与其他设备重量，可以想象火星高分相机的重量与尺寸限制有多么严苛。

天问一号的环绕器与着陆巡视器结构示意图?
工程总体对天问一号火星高分相机的重量指标严格限制在50公斤以内，最终产品重量做到了43公斤，为了降低重量，该相机采用了更轻质的碳化硅反射镜，以及碳基复合材料机身。
与之对比， MRO火星勘测轨道飞行器并没有着陆巡视器，燃料需求远低于天问一号环绕器， HiRISE火星高分相机的重量是65公斤。

NASA的MRO火星勘测轨道飞行器
两台设备重量的差别足足有22公斤，除了重量限制，还有包络尺寸的限制，工程总体对天问一号火星高分相机包络尺寸的限制是不大于964mm×631mm×832mm 。
在重量与尺寸的双重约束下，天问一号环绕器火星高分相机的口径是0.387米，而MRO火星高分相机的口径是0.5米。
纵然有如此严苛的研制条件约束，天问一号火星高分相机265公里高度火面像元分辨率也达到了0.5米，居于世界第二， MRO火星勘测轨道飞行器高分相机300公里高度火面像元分辨率是0.3米，居于世界第一。

天问一号环绕器配置的全国产HiRIC火星高分相机

NASA的MRO火星勘测轨道飞行器配置的HiRISE火星高分相机?
地外天体的高分辨率成像属于高价值遥感产品，科学家通过高分影像可以判定地质形态与地层、判断地表成分属性、研究地形地貌特征，甚至可以进一步精细观测岩石特征、精确分析地质演化过程，同时还能帮助着陆器选择最佳着陆点，并为巡视器规划行进路线。

天问一号与NASA探测器互拍火星车，间隔仅4天，成像差异显著

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