4月24日，在2023年“中國航天日”主場活動啟動儀式上，國家航天局和中國科學院聯(lián)合發(fā)布了中國首次火星探測火星全球影像圖。
該影像圖是由中國科學院光電技術(shù)研究所（以下簡稱光電所）研制的天問一號任務環(huán)繞器中分辨率相機拍攝完成。中分辨率相機于2021年11月至2022年7月歷時8個月，實施了284軌次遙感成像，對火星表面實現(xiàn)了全球覆蓋。地面應用系統(tǒng)對獲取的14757幅影像數(shù)據(jù)進行處理后得到火星全球彩色影像圖。彩色影像圖包含火星東西半球正射投影圖、墨卡托投影加方位投影圖、魯賓遜投影圖，空間分辨率為76米，為開展火星探測工程和火星科學研究提供質(zhì)量更好的基底圖。
此前，中分辨率相機在2021年3月4日拍攝了火星首張彩色圖像----北極云層圖像；在2021年3月16日拍攝了火星南半球側(cè)身圖像；在2021年3月18日拍攝了火星北半球側(cè)身圖像；火星南北半球側(cè)身圖像中，火星呈“月牙”狀，表面紋理清晰。
火星是太陽系中距離地球較近、自然環(huán)境與地球最為類似的行星，一直是人類走出地月系統(tǒng)開展深空探測的首選目標。我國首次火星探測任務通過一次發(fā)射任務實現(xiàn)火星環(huán)繞、著陸和巡視，對火星開展全球性、綜合性的環(huán)繞探測，在火星表面開展區(qū)域巡視探測。中分辨率相機是搭載在環(huán)繞器上的關(guān)鍵科學載荷，其主要科學探測任務是對火星表面進行彩色成像，繪制火星全球彩色遙感影像圖。
光電所從2016年開始承擔中分辨率相機研制任務，經(jīng)歷了結(jié)構(gòu)產(chǎn)品、結(jié)構(gòu)熱控產(chǎn)品、電性產(chǎn)品、鑒定產(chǎn)品和正樣產(chǎn)品等研制歷程。為了保證對火星全貌“看得見”、“看得清”、“看得真”，中分辨率相機必須適應火星的特殊空間輻射、極冷極熱溫度環(huán)境和光照環(huán)境。光學系統(tǒng)是相機的核心部件，如果設(shè)計不當，火星空間輻照會導致光學組件透過率嚴重下降，進而致使中分辨率相機無法正常工作。為此，光學系統(tǒng)采用了輻照環(huán)境適應性設(shè)計技術(shù)，光學材料全部選用抗輻照材料，確保了中分辨率相機的“看得見”。同時，環(huán)繞器艙內(nèi)外溫度變化劇烈，光學鏡頭需要承受-180℃到+80℃的極限溫度沖擊，光學組件還需要在變化的溫度范圍內(nèi)的真空熱環(huán)境下正常工作。通過先進的設(shè)計方法，讓光學鏡頭適應了特殊溫度環(huán)境，保證了良好的成像質(zhì)量，確保了中分辨率相機的“看得清”。此外，如何拍攝出火星“真顏色”的彩色照片，是擺在設(shè)計人員面前的一大難題。經(jīng)過反復分析、仿真和試驗驗證，最終確定了光學組件探測波段范圍，確保了中分辨率相機的“看得真”。
星空浩瀚無比，探索永無止境。我國開展首次火星探測，是繼月球探測之后的又一重要標志性工程，集中展示了中華民族在探索宇宙奧秘的夢想與智慧，對進一步提振全民族自信心和凝聚力、激發(fā)全民族探索創(chuàng)新熱情有著深遠影響。
圖1 北極云層圖像----火星首張彩色圖像
圖2 南半球側(cè)身圖像
圖3北半球側(cè)身圖像
圖4 東西半球正射投影圖
圖5 墨卡托投影加方位投影圖
圖6 魯賓遜投影圖