解密火星星表物质的神秘侦探——火星多光谱相机( 二 )

为了对抗复杂多变的火星环境，揭开神秘莫测的火星面纱，探究纷繁复杂的星表属性，火星多光谱相机是如何炼就火眼金睛的呢？
神秘侦探如何炼成火眼金睛？
通常的相机主要由光学系统、探测器（CCD/CMOS）、电子学系统、封装结构四大部分组成，和人的眼睛一样，它可以看见世间万物。不同之处在于，它的探测器和人眼的感光细胞，对光的感知能力不同，即光谱响应曲线不同。多光谱相机除具有与二者不同的响应曲线外，还具有其他特殊的功能。

相机结构示意图
为了锻造出一双火眼金睛，科研人员为我们的神秘侦探特意设计了多光谱成像功能、自动调焦功能、星上定标功能三大技术。

多光谱相机成像示意图
多光谱成像功能用来获得火星表面可见光、近红外波段的多光谱图像。多光谱相机设置了8个窄带滤光片和1个对太阳成像的全色滤光片组成的滤光元件机构。进入相机的复色光在透过不同的滤光窗口时，会转变成相应光谱的光，实现460~1050nm范围内的8个光谱通道、1个太阳全色谱段通道的多个光谱通道的共焦面成像。
【解密火星星表物质的神秘侦探——火星多光谱相机】调焦即改变系统焦点前后的位置，使系统各种模式下的焦点都在焦平面位置。多光谱相机上设置了6个调焦补偿镜组成的自动调焦机构，可以对不同成像距离下的目标进行自动调焦，也可以通过地球指控中心送达的调节指令进行调焦。调焦功能通过调焦机构进行成像距离调整，使得同一台相机既能对近距离定标板清晰成像，又能对远距离火星表面矿物进行高分辨率拍摄，实现1.5m到无穷远范围内清晰成像。

多光谱相机正样在轨定标板实物图
定标是指为了消除或减小仪器误差，获得精确的结果，而对有关参数进行精准定量测量的过程。多光谱相机配备有在轨定标板，在轨定标板由红、绿、蓝、黄矿物色卡，黑白灰标准板，抛光铝板以及投影日晷构成。多光谱相机通过对放置在“祝融”上的定标板进行拍照，获取在轨定标板相应图像数据，实现在轨星上定标，以帮助多光谱相机准确判断火星表面的矿物成分，获取更加准确的科学观测数据。
此外，为了避免火星上杂散光、空气中悬浮颗粒、昼夜亮度变化、背景环境等因素对相机的影响，研究人员专门设计了自动/遥控调节曝光、消减杂散光措施、抗灰尘干扰等功能，以便获取巡视区高分辨率多光谱图像。
在“天问一号”对火星开展的后续探测中，多光谱相机将伴随着“祝融”的脚步，通过获取火星地表的多光谱图像，在提供火星表面详细的地质背景、物质组成以及表面纹理（surfacetexture）特征等信息，完成火星表面物质类型分布研究的同时，为“祝融”探测路线的规划及其它科学载荷的探测目标最优化选取（如LIBS）提供指导。通过对多光谱相机及其他科学载荷获取数据的综合分析，有利于人类更加深入的了解火星表面的地质演化历史，进一步揭开火星的神秘面纱。
从2020年12月3日“嫦娥五号”上升器实现我国首次地外天体起飞，到2020年12月17日“嫦娥五号”返回器成功降落在四子王旗，完成中国探月工程“绕落回”三步走计划；从2021年2月10日“天问一号”探测器顺利进入环火轨道，开展科学探测，到2021年5月15日“天问一号”着陆巡视器实现我国首次地外行星着陆，标志着我国首次火星探测任务着陆火星取得圆满成功。数年光阴，筚路蓝缕，艰苦奋斗，承载着华夏英雄儿女星月兼程的不屈斗志；半载时光，往返月球，逐鹿“荧惑” ，满载着我国深空探测的累累硕果！