火星来的影像
“彩虹沙丘”,机遇号摄,紫外线、绿色、红外线滤镜拍摄的非真实颜色的照片,火星日第211日。

“彩虹沙丘”,机遇号摄,紫外线、绿色、红外线滤镜拍摄的非真实颜色的照片,火星日第211日。

这些照片不是一般的风景照,而是美国宇航局勘探火星拍摄的照片。

2004年1月3日和1月24日,两台“漫步者”机 器人勇气号和机遇号登陆火星,勇气号的着陆地点在古谢夫坑(Gusev Crater),此地可能曾是一个大湖泊;机遇号的着陆地点在梅里迪亚尼平原,那里的矿物质预示火星曾有一个潮湿的环境。漫步者的任务是考察火星到底有没有水存在过,以何种形式存在过。

每个漫步者有9只“眼睛”:4台危险防止相机,装在漫步者轮子边防止漫步者撞击岩石或落下悬崖;2台导航相机安装在漫步者的桅杆上,拥有45度的视角,支持导航;2台全景相机(Pancam),作为科学全景相机, 也在桅杆上,高度1.5米,拍摄一个正常人站在火星表面所能看到景像;1台微距相机,安装在机器手臂上, 拍摄岩石和泥土近距离的照片。

我们看到的这些图片大都为Pancam所摄,它拥有100万像素CCD,安装着38mm镜头,光圈f22, 清晰范围从1.5米到无穷远,270克重,配有8种滤色镜的滤镜环从而有捕捉多个光谱段图像的能力。两台相机安装在一个横杆上,横杆又安装 在“漫步者” 桅杆的顶端。横杆上的相机可以左右自由地旋转360度,上下旋转180度。Pancam通过拍摄很多张视角连续的照片, 从而拼接成一幅火星地貌全景照。

美国的勘探摄影开始于19世纪60年代,随着美国西部大开发, 一大批摄影师前往拍摄西部的地貌。例如卡尔顿·E·沃特金斯于1861年 开始在约塞米蒂峡谷拍摄,使用大型相机,46cm×53cm的大底片板,而他的照片成为地质学家JD惠特尼撰写的《约塞米蒂》的插图。

时过境迁,担当火星勘探拍摄任务的不是大型相机,而是小型相机;影像载体不是银盐底板,而是CCD;拍摄者不是人,而是机器。

漫步者是太阳能供电的机器,每天的工作时间从太阳升起 到太阳落下。早晨,漫步者通过高性能天线接收来自地球的拍 摄程序或其他操作命令,漫步者在拍摄照片时,都是按照事先 编制好的程序行事,地面的工作人员无法看见画面并控制。有 时科学家会根据事先的一张导航相机拍摄的低分辨率照片来编 制Pancam的拍摄程序,或者有时,他们干脆直接编写程序,也 就是“盲拍”。下午太阳下山前,漫步者将拍摄的照片和数据传 给地球上的科学家和工程师,向他们提供清晰的火星画面,从
而让他们能挑选下一个拍摄或研究物,以便漫步者开到这些地 点去完成进一步的拍摄和研究。科学家们接着安排下一天漫步 者的工作计划,通常需要花费5-10小时来编写拍摄程序,拍摄 程序将和其动作程序整合在一起,赶在火星日出前准备妥当, 在第二天早晨再次传送到漫步者。

太阳能转化成的拮据电力使得拍摄一幅较大的全景照片的 拍摄通常需要3-4天时间。而在冬季,微弱的电力使拍摄一幅 全景照长达几个月,照片的左上角在四月拍摄,而右下角在九 月拍摄。为了保证画面光线的统一,科学家们还必须精确地控 制每天拍摄的时间。

漫步者克服着火星日间平均-5度的低温,在岩石和沙地中 跋涉,时而遇到阻碍而需要花费数天时间脱身。在到达火星后 的1100多个火星日里(一个火星日相当于地球24小时37 分),他们分别行走了7、8千米的路程,拍摄了数万张照片。


勇气号摄,火星日第814-929日。那时勇气号停留在“低脊”(Low Ridge),以度过火星的冬天。这个地方离Home Plate不远,在“丈夫山”(Husband Hill)的南面。在冬天,电力不足,漫步者不能开动,所以地面团队花费6个地球 月来测量这个地区的岩石和土壤的化学和地质成分,这个地方现在被称为冬季避风港。照片中,勇气号的轮子暴露了白 色-黄色的泥土,这些泥土中含有硫酸盐矿物质。水物质很有可能存在于这种形式的盐中,科学家们试图搞清楚它们是 地表下的火山气体形成的,还是很久以前表面水蒸发形成的,或是其他的形成方式。一旦春天来到,勇气号可以重新启 动,团队中的很多人希望勇气号走回去仔细研究这些土壤的细节。



机遇号摄,在“坚韧坑”(Endurance Crater)边缘留下的轮迹,火星日第114日。



勇气号摄,非真实颜色照片,火星日第748-751日摄。这是Home Plate的沉积岩层,在“丈夫山”(Husband Hill)南面的盆地中,从火星卫星图像上来看这是一个明亮的圆形。勇气号在第748-751火星日中研究了这个地区的细节。科学家试图判断这些岩层的变化是由于火山喷发还是撞击或者其他过程导致。

机遇号摄,火星日第330日,在漫步者着陆前,它的热防护挡板被抛弃在“坚韧坑” (Endurance Crater)南面的平原,画面展示了防护板冲击碰撞地面所产生的冲击坑和残骸。



A:勇气号的“珠穆朗玛全景照”(指从至高点拍摄的全景照片),勇气号摄,火星日第620-622日。这个至高点在“丈夫 山”(Husband Hill)的顶峰哥伦比亚丘。顶峰平台比古谢夫坑(Gusev Crater)四周平原高出100米左右,主要由露出地面的岩石和被风吹来的沙石构成。在画面中央是从顶峰朝向南部盆地,在后来的几个月里,勇气号在那里进行探索。这张360度的照片由81个拍摄位置拍摄的照片组成,每个拍摄点采用4种滤镜拍摄。这张照片的颜色接近真实,在地平线 附近,图像非常清晰以致于可以看到80千米外的古谢夫坑(Gusev Crater)边缘模糊的形状。

B:勇气号拍摄,火星日第66日上午10:26,采用535纳米滤镜,勇气号正在古谢夫坑(Gusev Crater)附近执行任务。



C:日出,勇气号摄,火星日第498日下午6:07。

勇气号捕捉到了这张惊人的照片,太阳在古谢夫坑(Gusev Crater)边缘落下。那时勇气号正被命令保持待命状态,它刚刚向火星的奥得赛(Odyssey)人造卫星传送了当天的数据,那正在日落之前。这 张拼贴照拍摄了西边的天空,采用了750纳米,530纳米,430纳米滤色镜。这些滤镜拍摄的照片可以基本还原真实的色彩,但 是色彩略有夸张。如果我们在那里的话,在这张图片中太阳上边蓝色的光芒可以被人眼所看到。但是这些滤镜合成效果作用下, 天空的颜色夸张了,比白天的天空来得更红。由于火星与太阳的距离比地球和太阳的远,所以太阳看起来只有地球日落时的三分 之二大小。可以看见远处古谢夫坑(Gusev Crater)的地面,太阳在大约80千米远处的谢夫坑(Gusev Crater)边落下。这张照片展现了美丽壮观的自然景象,也提供了科学的信息。科学家们偶尔会拍摄日落和黎明的照片,从中判断火星的尘土向大气层 弥漫了多高。其他一些照片显示了火星在日出之前以及在日落以后天空明亮的时间都比地球长,这是由于阳光被火星天空中高而密集的灰尘所散射。当地球火山爆发后火山灰弥漫在天空的时候,这样的现象也会发生。