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孤独的火星游客好奇号是个摄影爱好者
  • 2012-8-20 12:53:33
  • 类型:原创
  • 来源:电脑报
  • 报纸编辑:向波
  • 作者:
【电脑报在线】最伟大的探索者必定是孤独的,自好奇号火星车成功登陆火星后。一场孤独而又艰险的探险之旅开始了。“好奇”号是一个科研的机器人,但它也是一个摄影爱好者,而且是一个超级拍客。从某种意义上说,摄影就是它的终极使命。

        参数不重要,真三防才是硬道理
        看到这里,肯定有不少用户吐槽,为什么如此精密的火星车,号称耗资25亿美元,却配备参数这么寒酸的桅杆相机呢?分辨率才达到1600×1200,内存才8GB,10年前的消费DC也比这个强。对于好奇号的相机来说,不能这么比。

位于“好奇”号桅杆上的两部相机

         从我们掌握的数据来看,好奇号的桅杆相机虽然输出像素不高,但传感器却非常特殊的,属于应用于科学实验以及医学和工业应用的专业级产品。出于安全考虑,所采用的CCD传感器是由柯达设计的,分辨率达到1600×1200,是至今为止,在火星车上配备最高规格的相机,其内存容量达到8GB,所以可一次存储5500幅原始照片,压缩后传给地球。除了能够拍摄静态照片,桅杆相机还能够拍摄高分辨率的视频,让科学家免去了将单幅火星照片拼接成延时视频的麻烦。拍摄视频时,拍摄速度可达到每秒4.5帧,画质达到720P。
         此前柯达也多次向其它行星的探测提供CCD传感器,例如1997年,“索杰纳”登陆车就是采用KAI-0371图像传感器作为“眼睛”,2006年登陆的“金星快车号“轨道飞行器上的金星监控相机也是基于KAI-1010传感器设计,而好奇号配备的是柯达的KAI-2020CM传感器。其尺寸为11.84×8.88mm,虽然比起我们常用单反相机面积要小不少,但别忘了,它的输出像素只有200万,在制造过程中采用了集成度更高的制作工艺,单位像素面积非常大,所以容纳电荷的能力很强,动态范围能够得到保证,不仅能感受到更细微的光线变化,拍出层次感更丰富的火星表面,而且在低光照条件下,对于画面的噪点的控制相当出色。科学成像应用对CCD器件的稳定性要求很高,尤其是对大幅变化的环境温度适应能力(火星的表面温度是-15度到5度),还要尽可能的减少空间辐射对CCD传感器电荷转移速度和转移效率的影响。
        此外,科学家对于像素为什么是200万,还给出了另外一个解释,那就是过高的分辨率很容易出现问题,甚至导致系统瘫痪。因为好奇号的计算机的配置也比较低,处理器主频200MHz,内存256MB。
        为了在夜间拍摄获得更好的效果,科学家在镜头的旁边添加了四个LED辅助白色光源,以及两个365nm波长LED紫光光源。与传统光源相比,大功率LED体积小,结构紧凑,易于进行二次光学设计,对积分球的体积要求也相对较低,同时在多组LED级联使用下,便于实现多级光通量调节、色温补偿。

摆在前面的瑞士军刀让人们对相机体积有一个更直观的概念,厚重的外壳足以承受恶劣环境的挑战

          好奇号从进入火星大气层的顶端到着陆,需要7分钟的时间,这7分钟被NASA(美国国家航空航天局的缩写:National Aeronautics and Space Administration)称为“恐怖7分钟”。这是因为火星车上的每一个零件都需要经受住高温、剧烈减速、精确定位以及平稳着陆等多项挑战的考验,相机也不例外。所以我们所看到的相机比较笨重,外壳均采用特殊合金材质,部件之间衔接牢固,耐用性特别强,最大限度的抗电磁干扰,这才是真正的三防。

好奇号着陆时的生死7分钟,对相机内部的结构是极大的考验

         延伸阅读:为什么好奇号的计算机系统配置很低
         宇航级计算系统的评价指标和民用计算系统相差很大,标准也不同,采用松散架构,强调实时、高效、超低功耗、体积小,所以软件代码非常简单。由于计算机是在太空恶劣条件下运行,所以可靠性和安全性反而是关键,必须经过撞击、高辐射和超高温/低温等极端测试。好奇号所采用的计算机系统配置并不低,处理器主频200MHz,内存256MB,要知道神舟九号所配备的计算机主频只有10MHz,内存2MB。

本文出自2012-08-20出版的《电脑报》第33期 D.平板数码
(网站编辑:吴融)


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