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转载:最近刚出发前往火星的阿联酋希望号

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发表于 2020-10-02 01:57 | 显示全部楼层 |阅读模式
https://weibo.com/5058685865/JlYo6mIEs?type=comment#_rnd1601574848441

最近刚出发前往火星的阿联酋希望号和我国天问一号分别拍摄了火星和地月系统的景象,让人震惊,那么,这到底是什么拍出来的呢?

这是一种叫做光学导航敏感器的器件,可以测量航天器的姿态和位置。我们最常用的又叫星敏感器,严格意义讲它并不是专门的相机。它的原理说出来也“简单”:人类航天目前的范围比起宇宙恒星背景简直太微不足道了,以火星探测为例,距离地球最远也就4亿千米远,这比起太阳系和其他恒星的距离完全可以忽略不计。例如,距离太阳系最近的恒星是4.2光年外的比邻星,大约40万亿千米!更何况无数几千、几万光年甚至更远的恒星。因而,对于人类航天探测而言,可以安全假设宇宙中的任一颗恒星都是永远固定在一个位置的。

你可能会杠斗转星移、那么多人拍星轨啊,但本质上那是因为地球在带着你自转的视觉效果,就好比金鱼自己翻个跟头,看到的鱼缸也“翻”了。实际上星星对于人类基本是固定的,所以古人都把它们叫恒星。

既然如此,如果航天器带有3个安装在不同方向的高精度星敏感器,在飞行中不断拍摄星空背景,不断把拍下的图跟自己存的恒定宇宙背景对比(这些背景数据库是天文学家做过很多年的,极其精确)。通过对比图片各种旋转使图像恒星数据和已有的恒星数据库重合,最终可以精准的获取自己的姿态,由于繁星众多提供大量参照和对比,这个最终姿态确定精度可以达到1角秒,1角秒是1度的3600分之一!

如果再有额外的太阳系内其他近一点的参照物,例如拍地球、月球、火星、木星等,它们的位置也是天文学家精确已知的,通过观测它们的角度和成像大小等信息,还可以精准计算自己的位置,这就是目前图片的来历。

了不起的技术!
(图源:国家航天局,ESA, Daniel Chapman)  Auther:太空精酿

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