来自火星的元旦祝福都收到了吧，想知道是谁拍的吗？

2022年新年伊始

国家航天局发布了

我国首次火星探测任务

天问一号探测器

从遥远的火星传回的一组精美图像

向全国人民报告“天问一号”平安

并送上元旦祝福

▲环绕器与火星合影

本组图像包含环绕器与火星合影、环绕器局部特写、火星北极冰盖及“祝融号”火星车拍摄火面地貌等内容，展示了环绕器及火星车的工作状态及获取的火星表面形态。

相信不少爱好者在激动之余，也不禁会心生疑惑，茫茫太空哪里来的无形之手给环绕器与火星拍下了绝美合影？

其实，太空中并没有无形之手啦，还记得2020年国庆期间，天问一号在奔火途中，为祖国送上的生日祝福吗？环绕器上的五星红旗光彩夺目，熠熠生辉。那是天问一号的首次太空“自拍”，这次的“元旦祝福”与此前的“生日祝福”类似，由八院803所研制的分离测量传感器在地面控制下再次实施分离监测任务，在慢慢远离的过程中利用自身两侧安装的两个广角镜头，每秒拍摄一张图像，通过wifi传输的方式将图像传回天问一号探测器，最终将北极冰盖、环绕器局部特写及环绕器与火星合影的画面呈现在我们眼前。

▲ 环绕器局部特写

在我国首次自主火星探测工程立项之初，研制团队就在思考如何做好火星探测器在轨工作状态的可视化监测。距离地球近4亿公里外的火星并没有其他“游客”可以帮忙拍照，如果用自拍的方式也没有那么简单，由于环绕器自身个头太大，需要一支长达15米的自拍杆才能实现全身照自拍，不仅资源消耗大，还存在一定安全隐患。

为此，八院火星环绕器工程测量分系统团队提出了“分离式监测方案”，设计了一套由多个分离测量传感器组成的监测系统，通过将这些“小家伙”们抛离的方式完成探测器深空“自拍”。

据八院803所产品首席郑循江介绍，分离测量传感器是按照监视相机小卫星化理念设计的产品，需要在1kg的总质量内实现锁定解锁、分离释放，分离后自供电、自动拍照、wifi通讯等功能，给研制过程带来了不小的挑战。设计之初，单机研制团队就根据任务特点制定了“锁得牢、分得开、供得上、拍得好、传得回”的目标。

在运载火箭级间分离、卫星释出等环节均使用火工品以实现“锁得牢、分得开”这一要求，但在空间光电产品中这却是第一次。团队采用了火工品拔销器将分离测量传感器与整器固连，随后通过分离开关实现在轨分离动作。

▲火星北极冰盖

“分离装置的设计目标就是该固连时要牢牢锁紧，经得起发射阶段的力学考验，该分离时又要稳速无碍分离，不能让分离测量传感器失稳或卡死。”郑循江说道。为此团队开展了大量的仿真和试验，通过参数的不断调整确保了分离弹力和速度、角速度的稳定性，最终实现了产品在轨的精稳解锁分离。

随着第一个小目标的实现，团队进一步聚焦了由“分离”这一动作带来的新问题，也就是供电和通讯。“所以分离后要实现的是‘供得上、传得回’这一目标。”产品主管设计师吴迪介绍说。

在供电电路设计时，团队充分考虑了产品在分离前和分离后的两种状态，设计了两套供电系统：分离前由整器供电，分离后则由分离测量传感器自身携带的锂电池供电，且分离前电路系统自动维护电池健康，有效保障分离后电池状态良好可用。

为了实现分离后数据的无线回传，团队选择了wifi通讯。为了验证在高、低温情况下通讯实际情况，团队成员多次对产品进行大范围温度适应性测试，并对关键信号进行测量分析，拿到了实际温度冲击变化情况下的电路状态数据。随后，团队对相关电路进行了多轮迭代改进，并对软件协议进行不断地修改完善，最终实现了分离后飘飞过程的稳定wifi数据传输。

最后，作为太空摄影师，最重要的职责当然是“拍得好”，“身处火星轨道之中，目标特性、光照条件和光照角度都发生了很大的变化，我们在地面模拟火星轨道的光照条件，开展了不同拍摄角度、不同光照强度、不同拍摄位置的上百次的测试验证，最终制定了在火星背景下分段式自动曝光的策略。”吴迪介绍道。根据火星在视场中所占像元数对曝光时间进行调整，确保在火星背景下能够将火星与环绕器都清晰地拍摄出来。

另外，由于分离测量传感器不具备姿态调整功能，为了使传感器能够按照预定轨迹分离，研制团队细致设计分离开关，使分离过程力学条件满足苛刻的拍照要求，保证了既能够拍出探测器的近距离特写，又能够拍摄出火星大背景下环绕器的状态，构建出完美画面。