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火星|什么，火星不是红色？中国天问一号照相机出了啥问题？

火星相机天问一号探测器

天问一号传回了火星照片！
要说我们最熟悉的地外行星 ， 那一定非火星莫属了 。 这颗覆盖着铁锈红色的星球图片充斥各类媒体的版面 ， 它的荒凉与贫瘠令人印象深刻 ， 这些照片无一不是由外国探测器拍摄 ， 美国火星探测器占了大多数 。
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火星“标准照”
现在 ， 我们中国人自己的火星探测器“天问一号”终于传回了首张火星照片 ， 这足以令人欣喜 。 然而仔细一瞧 ， 这张照片不仅是黑白的 ， 还有点朦胧 ， 看起来很平淡 ， 远不如国外照片清晰震撼 。 联想到网上流传多年“摄像头不行”的传说 ， 难道坐实了咱们照相机这块短板尚未补齐？
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天问一号的火星照片不怎么清晰
超远距离摄影
据中国国家航天局公布的数据 ， 这张照片是天问一号距离火星220万公里时拍摄的 ， 公布的照片像素达3000×3000 ， 轮廓看起来相对清楚 ， 只是火星表面的细节模糊 。 为什么会这样？
其实我们只要稍计算一下就能明白了 ， 火星的平均半径是3389.5公里 ， 照片宽度差不多覆盖整个火星 ， 拍摄距离220万公里 ， 也就是说火星在镜头里只有0.18° ， 这是一个极小的角度 。
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火星照片的视角度只有地球看月亮的三分之一
还是没有概念？我们拿月球和太阳来做对比：从地球看月球 ， 它的视角度大约是0.49°~0.55°范围；近日点时太阳的视角度是0.54° ， 远日点时看太阳约为0.52° 。 与此相比 ， 天问一号拍摄火星时 ， 它只相当于我们从地球看月亮或太阳的三分之一大小 。
在如此遥远的距离里要想把火星细节完全拍清楚 ， 你需要一架天文望远镜 。 然而天问一号的星载相机并不是为超远距离拍摄而设计的 ， 它最主要的任务是从数百公里的高空拍摄火星表面的图像 ， 同时为火星车确定最后着陆地点 。 天问一号搭载的高分相机在400公里高度分辨率是2米 ， 因此在220万公里距离将火星拍摄清楚是件不容易的事 。
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天问一号正在接近火星
为什么天问一号的照片是黑白的？
火星是什么颜色？许多人会脱口而出：“红色！”通过国外大量探测器发回来的火星表面照片 ， 我们知道火星表面覆盖着一层厚厚的铁锈色粉尘 ， 这是由于火星地下大量铁元素被喷射出来并且氧化的结果 。
但实际上科学探测仪器发回第一手照片基本上是黑白灰 ， 公众看到的彩色宇宙图片大多是科学家们P上去的彩色 。 这到底是为什么呢？
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南蟹状星云在不同光谱下的图像
与许多人想象的不同 ， 天文学家们对黑白照片更感兴趣 ， 因为它们更有科学价值 。 打个比方：银河系里美丽的蟹状星云会发出绚丽的光 ， 这些光传递出星云中非常复杂的科学信息 ， 因为不同物质在不同温度下会向外发射不同波长的光子 ， 这些光子显示出不同颜色 ， 我们只有把颜色区分开来才能知道那里到底有些什么 ， 否则就是一锅粥 。
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每一种物质都有其独特的光谱
用于空间拍摄的照相机能以不同频率拍摄同一片区域 ， 这样它每一张照片都显示出此区域不同波长光的信息 ， 这样有利于科学家进行细致的分析 。 而公众大多是瞧热闹 ， 大家更喜欢彩色照片 ， 于是科学家需要把不同波长的图片“染色”再将红、黄、蓝等颜色叠加在一起 ， 这样就变成一副绚丽的彩色照片了 。
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蟹状星云照片其实是P出来的
为什么国外发布的火星照片那么清晰？
其实答案很简单 ， 他们离得近呗！天问一号第一张火星照片发布时 ， 它已经从220万公里又向前飞了110万公里 ， 等到探测器足够接近火星 ， 自然就能拍摄到更清晰的照片啦！
实际上 ， 由于火星有一层稀薄大气 ， 即便你凑近拍摄火星全景照片 ， 画面依然不如你想象的那么锐利 。 所有那些能清晰显示火星地形地貌的图片全都是探测器反复绕火星拍摄 ， 然后再由地面人员将一张张马赛克照片在计算机里处理、拼贴而成 ， 并非探测器“咔擦”一下拍成功 。
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这张火星照片其实是一块块拼贴而成的
说了这么多 ， 最后做一个总结：
天问一号传回第一张火星照片 ， 它就是想借此告诉我们：我快到达火星了 ， 并且没有跑偏 。 在197天高速飞行了4.65亿公里之后 ， 我们中国第一个探测器终于接近火星轨道并且看到了它 。
天问一号传回的是一张科学光谱图片 ， 这张照片没有经过后期染色 ， 所以是黑白图像 。
在距离220万公里、视角仅0.18度的情况下 ， 照片能如此清楚 ， 说明天问一号搭载的高分相机性能不错 。 当天问一号成功“刹车”环绕火星飞行、在火星表面成功着陆后 ， 我们能更清晰地看到火星表面的图像 。
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未来我们也能拍到这样的画面
【火星|什么，火星不是红色？中国天问一号照相机出了啥问题？】未来可期！


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