2022年元旦佳节，天问一号火星探测器从距离地球近4亿公里外的火星轨道送上祝福，传回了一组精美图像，其中就包括一张以火星为背景的壮观自拍。
天问一号环绕器与火星合影
很多人看了这张照片可能会心生疑惑：茫茫太空，谁给环绕器与火星拍的照？
事实上，这已经不是天问一号第一次太空自拍了。
早在2020年国庆期间，天问一号在奔往火星的途中，就完成了首次太空“自拍”，环绕器上的五星红旗光彩夺目，熠熠生辉。
2020年国庆天问一号首次太空“自拍”
成功登陆火星后，在火星表面，着陆器、祝融号火星车还曾经完成了一次自拍合影。
着巡合影
据悉，两次太空“自拍”都是由航天科技(000901)集团八院研制的分离测量传感器在地面控制下实施的分离监测任务。
分离测量传感器脱离环绕器后，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，然后通过Wi-Fi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、环绕器与火星合影的画面呈现在我们眼前。
这两次“自拍”都是一次性的，但可不只是秀自拍这么简单，主要是为了做好火星探测器在轨工作状态的可视化监测。
环绕器局部特写
在太空中“自拍”如果使用自拍杆，需要长达15米，显然是不现实的，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，通过将它们抛离的方式，完成探测器深空“自拍”。
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、Wi-Fi通讯等功能，研制难度相当大。
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。
火工品，又称火具，是装有火药或炸药，受外界刺激后产生燃烧或爆炸，以引燃火药、引爆炸药或做机械功的一次性使用的元器件和装置的总称。
火星北极冰盖
分离测量传感器分离后则由传感器自身携带的锂电池供电，并通过Wi-Fi进行数据传输。
不过在外太空用Wi-Fi也没那么简单。为了验证在高、低温情况下通讯实际情况，研发团队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Wi-Fi数据输。
此外，研发团队在地面模拟了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，并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。
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#火星#天问一号
（李佳佳 HN153）
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