美國國家航空航天局(NASA) 2020年火星探測器上的23臺相機的配置火星車。很多都是“好奇號”上的改進版相機，還增加了一些新功能。
當美國宇航局的火星探路者號在1997年著陸時，它有五個攝像頭:兩個在從著陸器上彈出的桅杆上，三個在美國宇航局的第一個漫遊者索傑納上。
從那時起，相機技術有了質的飛躍。由太空計劃改進的照片傳感器已經在商業上無處不在。相機的尺寸縮小了，質量提高了，現在所有的手機和筆記本電腦都裝有。
同樣的進化又回到了太空。美國國家航空和宇宙航行局的火星2020任務將比之前的任何漫遊者擁有更多的“眼睛”:總計23個，創造出全景的全景，顯示障礙，研究大氣，並協助科學儀器。他們將在登陸火星的過程中提供戲劇性的視角，並首次捕捉降落傘在另一顆行星上打開時的圖像。甚至在探測器的體內還會有一個攝像頭，它將研究儲存在火星表面的樣品，以便未來的任務收集。
所有這些攝像機都將被整合到火星2020探測器上，因為它是在加州帕薩迪納的美國宇航局噴氣推進實驗室建造的。他們代表了探路者之後的一個穩定的進展:在那次任務之後，“勇氣號”和“機遇號”探測器分別設計了10臺攝像機，包括他們的著陸器;火星科學實驗室的好奇號探測車有17個。
“照相技術在不斷改進，”賈斯汀·馬克說，他是火星2020的成像科學家和Mastcam-Z儀器的副首席研究員。“每一個後續任務都能利用這些改進，性能更好，成本更低。”
這種優勢代表了一個完整的發展週期，從NASA到私營部門。在20世紀80年代，JPL（美國一個以無人飛行器探索太陽系的中心）開發了活動像素傳感器，比早期的數碼相機技術耗能更少。
亞利桑那州立大學的吉姆·貝爾(Jim Bell)是2020年Mastcam-Z項目的首席研究員，他說，2020年的相機將包括比“好奇號”更多的彩色和3d影像。“Z”代表“zoom”，它將被添加到“好奇號”的高清Mastcam(探測器的主鏡頭)的改良版中。
Mastcam-Z的立體相機可以支持更多的3d圖像，這對於檢查地質特徵和遠距離探測潛在樣本是非常理想的。在足球場的長度上可以看到侵蝕和土壤質地等特徵。記錄這樣的細節是很重要的:它們可以揭示地質線索，並作為“現場筆記”，為未來的科學家提供背景資料。
“常規地使用高分辨率的3d圖像會有很大的回報，”“它們對遠程和近場科學目標都很有用。”
“勇氣號”、“機遇號”和“好奇號”探測器都是用工程攝像機設計的，用於計劃驅動和避免危險。這些圖像產生了100萬像素的黑白圖像。
在新的漫遊者上，工程相機已經升級以獲得高分辨率、2000萬像素的彩色圖像。
他們的鏡頭也將有更廣闊的視野。這對2020年的任務至關重要，該任務將努力最大限度地利用科學研究和採集樣本的時間。
“我們之前的Navcams會拍很多張照片，然後把它們縫在一起，”噴氣推進實驗室(JPL)的產品交付經理科林·麥金尼(Colin McKinney)說。“從更廣闊的視角來看，我們在一次拍攝中獲得了同樣的視角。”
這意味著花在平移、拍照和縫合上的時間更少。相機也可以減少運動模糊，因此他們可以在漫遊車移動的時候拍照。
數據鏈接到火星
所有這些升級都有一個挑戰:它意味著通過空間傳送更多的數據。
“大多數成像系統的限制因素是通信鏈路，”Maki說。“相機能夠獲取比傳回地球更多的數據。”
為了解決這個問題，漫遊者相機隨著時間的推移變得越來越“智能”——尤其是在壓縮方面。
在其他火星探測器上，壓縮是通過機載計算機完成的;在好奇號上，大部分是用內置在相機裡的電子設備完成的。這將允許更多的3d成像，彩色，甚至高速視頻。
NASA在使用軌道航天器作為數據中繼方面也做得更好。這一概念在“勇氣號”和“機遇號”探測器上得到了首創。貝爾說，使用中繼的想法是從NASA的火星奧德賽軌道飛行器上的一個實驗開始的。
他說:“我們希望在每一個火星日或sol的時候完成這一任務。”“當我們第一次乘坐“奧德賽”(Odyssey)飛機飛越太空時，我們每一名索爾(sol)就有100兆比特，我們意識到這是一場全新的比賽。”
NASA計劃使用已經在火星軌道上運行的現有航天器——火星勘測軌道飛行器MAVEN和歐洲航天局(European Space Agency)的跟蹤氣體軌道器——作為火星2020任務的中繼，該任務將在火星探測器的頭兩年支持這些攝像機。
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