最近剛出發前往火星的阿聯酋希望號和我國天問一號分別拍攝了火星和地月系統的景象，讓人震驚，那么，這到底是什么拍出來的呢？

(圖源：國家航天局)

這是一種叫做光學導航敏感器的器件，可以測量航天器的姿態和位置。我們最常用的又叫星敏感器，嚴格意義講它并不是專門的相機。它的原理說出來也“簡單”：人類航天目前的范圍比起宇宙恒星背景簡直太微不足道了，以火星探測為例，距離地球最遠也就4億千米遠，這比起太陽系和其他恒星的距離完全可以忽略不計。例如，距離太陽系最近的恒星是4.2光年外的比鄰星，大約40萬億千米！更何況無數幾千、幾萬光年甚至更遠的恒星。因而，對于人類航天探測而言，可以安全假設宇宙中的任一顆恒星都是永遠固定在一個位置的。

你可能會杠斗轉星移、那么多人拍星軌啊，但本質上那是因為地球在帶著你自轉的視覺效果，就好比金魚自己翻個跟頭，看到的魚缸也“翻”了。實際上星星對于人類基本是固定的，所以古人都把它們叫恒星。

星敏感器（圖源：歐空局）

既然如此，如果航天器帶有3個安裝在不同方向的高精度星敏感器，在飛行中不斷拍攝星空背景，不斷把拍下的圖跟自己存的恒定宇宙背景對比（這些背景數據庫是天文學家做過很多年的，極其精確）。通過對比圖片各種旋轉使圖像恒星數據和已有的恒星數據庫重合，最終可以精準的獲取自己的姿態，由于繁星眾多提供大量參照和對比，這個最終姿態確定精度可以達到1角秒，1角秒是1度的3600分之一！

工作狀態的星敏感器拍攝星圖角落（圖源：Daniel Chapman）

如果再有額外的太陽系內其他近一點的參照物，例如拍地球、月球、火星、木星等，它們的位置也是天文學家精確已知的，通過觀測它們的角度和成像大小等信息，還可以精準計算自己的位置，這就是目前圖片的來歷。

了不起的技術！

總結

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