川觀新聞記者 文露敏

　　地球是一顆藍色的星球，那么火星是什么顏色呢？

　　2023年4月，在“中國航天日”主場活動啟動儀式上，由國家航天局和中國科學(xué)院聯(lián)合發(fā)布的中國首次火星探測火星全球影像圖給出了答案。

　　2024年2月，2023年度四川科技創(chuàng)新領(lǐng)域十大榜單正式發(fā)布。中國科學(xué)院光電技術(shù)研究所研制的“中分辨率相機”入選“四川十大技術(shù)創(chuàng)新成果”。　　

　　中分辨率相機實物圖 

　　這位“攝影師”，拍攝下了火星全球彩色“寫真照”；其背后團隊，還研制出了嫦娥三號/四號著陸器地形地貌相機，首次獲取了月面五星紅旗的彩色圖像和世界第一張近距離拍攝的月背影像圖。

　　給月球、火星拍照到底有多難？給星球“上色”有何秘訣？

　　讓相機在火星“看得見”“看得清”“看得真” 

　　2021年11月至2022年7月，搭載在天問一號任務(wù)環(huán)繞器上的中分辨率相機歷時八個月，對火星實施了284軌次遙感成像。最終，這幅火星全球彩色“寫真照”由14757幅火星影像數(shù)據(jù)經(jīng)校正處理后形成，空間分辨率為76米，為開展火星探測工程和火星科學(xué)研究提供了質(zhì)量更好的基底圖?！　?/p>

　　2016年開始，中國科學(xué)院光電技術(shù)研究所開始承擔中分辨率相機研制任務(wù)。相機不僅要對火星表面進行成像，獲取火星全球彩色遙感影像圖，還要獲取火星地形地貌信息，為火星地質(zhì)構(gòu)造和地形地貌及其變化研究提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

　　“一圖勝千言?！敝袊茖W(xué)院光電技術(shù)研究所研究員趙汝進這樣形容照片的重要性。

　　借助一張小小的照片，科學(xué)家能夠了解星球表面的地形地貌以及溫度、光照等環(huán)境參數(shù)，分析出與土壤力學(xué)性質(zhì)有關(guān)的信息。而彩色照片，能帶來不一樣的視覺效果，也更受關(guān)注。

　　“看得見”“看得清”“看得真”——在火星，看似簡單的9個字，實現(xiàn)起來卻很難。

　　比如，火星空間輻照會導(dǎo)致相機核心的光學(xué)組件透過率嚴重下降，進而導(dǎo)致相機無法正常工作；火星溫度極端，光學(xué)鏡頭需要適應(yīng)特殊溫度環(huán)境，才能保證良好成像質(zhì)量……

　　為此，中分辨率相機進行了空間環(huán)境適應(yīng)性設(shè)計，選用抗輻照原材料、元器件，開展大量仿真和試驗驗證。為克服“地—火”往返約40分鐘測控大時延難點，相機設(shè)計還實現(xiàn)了自適應(yīng)曝光、自適應(yīng)溫控、自主故障處理等在軌自主功能。

　　“看得見”“看得清”，如何“看得真”？彩色矯正與還原向來是空間相機設(shè)計的難點和關(guān)鍵。為使全球影像圖的顏色最大限度接近火星真實顏色，研究團隊下了不少功夫，深入研究火星空間光譜、色彩機理，預(yù)設(shè)多套定標方案，最終，中分辨率相機成功完成了覆蓋火星全球的彩色遙感圖像數(shù)據(jù)，為大家科學(xué)展現(xiàn)了火星最真實色彩。

　　首次獲取月面五星紅旗的彩色圖像 揭開古老月背神秘面紗 

　　給星球“上色”，早已不是頭一遭。

　　作為深空相機定標和圖像技術(shù)負責人，趙汝進先后負責嫦娥三號、嫦娥四號、嫦娥七號，天問一號、天問二號等多型空間彩色相機定標技術(shù)工作。

　　2013年，中國第一個無人登月探測器嫦娥三號成功落月。隨后，嫦娥三號著陸器、巡視器順利完成了互拍成像，中國在月球上拍下了第一張五星紅旗的彩色高清照片。

　　互拍任務(wù)執(zhí)行時，身處操作大廳的趙汝進心里有些忐忑。直到大廳里掌聲雷動，“圖像清晰，數(shù)據(jù)準確，成了！”

　　照片的背后是一遍遍的實驗、優(yōu)化、演練——嫦娥三號著陸器地形地貌相機是我國首臺在月球上拍攝彩色圖像的相機，這也意味著沒有可借鑒的經(jīng)驗。趙汝進和團隊經(jīng)過多次實踐，首次提出了不依賴在軌色標的彩色標定方法，為任務(wù)成功奠定了基礎(chǔ)。

　　事情并不總是一帆風順。2019年1月3日，嫦娥四號搭載地形地貌相機，實現(xiàn)了人類探測器首次月背軟著陸壯舉。但地形地貌相機落月后并不順利——開機工作異常、圖像數(shù)據(jù)錯誤。

　　在航天飛控中心值守保障任務(wù)的趙汝進帶隊初步評估相機在軌工作狀態(tài)后，馬上成立歸零小組，開展相機排故工作。排查故障樹、利用地面樣機復(fù)現(xiàn)故障現(xiàn)象、分析月面成像數(shù)據(jù)摸清故障規(guī)律……他馬不停蹄，晝夜無休，連胡子都來不及刮。

　　經(jīng)過數(shù)天密集排故，最終相機故障初步定位，相機新成像模式得以制定和執(zhí)行。通過“鵲橋”中繼星，世界第一張近距離拍攝的月背影像圖傳回，揭開了古老月背的神秘面紗。

　　從月球到火星，他們不斷還原宇宙中的色彩?！坝行﹫D像可能沒有那么驚艷，但很真實，還有些神秘。”趙汝進坦言。拍攝圖像、校準參數(shù)、數(shù)據(jù)處理、誤差分析……復(fù)雜、龐大的工作量中，正是這些“神秘”吸引著研究人員一路前行。