毅力号”火星车上的成像系统

光学对寻找火星远古生命至关重要

美国宇航局过去几十年的火星任务证明，红色星球的部分地区可能在数十亿年前被水覆盖。‘毅力号“火星车现在正在火星寒冷、干燥的表面漫游，寻找古代微生物生命的迹象。它于2021年2月着陆，正在分析岩石和土壤样本，以更好地了解火星的过去、现在和未来人类殖民的潜力。“毅力号”配备了23台照相机，帮助它导航和执行任务（图1）。¹ 这些不同的光学系统对于确定火星是否曾经维持生命以及它在未来是否可以居住是至关重要的。

图 1: 共有 23 个成像系统助力“毅力号”火星车能够安全导航并从火星表面采集地质样本。1

为什么一个火星车需要 23 个摄像头？

“毅力号”上的许多成像系统充当着它的 "眼睛 "和其他感官。七台摄像机被专门用来协助火星车进入火星大气层，向火星表面降落，并安全着陆。1 这些系统，加上先进的算法，使火星车能够极大地提高它可以降落的精度，为探索火星开辟新的区域（图2）。九个工程摄像机帮助“毅力号”自动驾驶并避免危险。另有七个的相机可使火星车¬对岩石和土壤样本进行收集并分析其成分。接下来为您介绍的是几种最有趣的科学相机。

图 2: 这张火星航拍图显示，与过去的火星任务相比，毅力号的着陆点明显要小得多，而过去的火星任务则不那么精确。²

SuperCam: 利用高功率激光汽化火星岩石

SuperCam是“毅力号”上最有趣的科学相机之一。它使用高功率激光从7米（20英尺）以外的地方蒸发岩石，然后用光谱仪分析残留物以确定其化学成分（图3）。¹ SuperCam 正在寻找有机化合物的存在，这些有机物可能表明过去火星上存在微生物生命。激光在击中目标后会产生一个等离子体（由自由电子和离子组成的非常热的气体）。

图 3: SuperCam 可以蒸发最远 7 米处的岩石，附带的光谱仪可以测定残骸的化学成分，看它们是否含有有机化合物。²

“毅力号”的其他相机

“毅力号”上的其他相机有各种各样的功能。三维立体成像让火星车准确感知其环境并避免危险。¹ 一个X射线荧光系统可以对小到一粒食盐的目标区域内的化学元素进行定性。CacheCam 是一个成像系统，它可以自上而下地观察“毅力号”密封和储存之前收集的岩石样本（图4）。这使科学家们能够记录样本采集的整个过程，并对其进行监视以确保其正常运行。

图 4: CacheCam 自上而下的岩石样板采集视图让科学家可以监控地质样本。4