2020年，我國和美國都向火星發(fā)射了探測器，而且都在火星表面釋放了火星車，我國的祝融號和美國的毅力號從此與仍然在火星運行的洞察號和好奇號火星車，共同組成了火星探測的前方力量，為我們深入了解火星表面的地形地貌、巖石組成、氣候環(huán)境以及地質(zhì)構(gòu)造提供了富貴的數(shù)據(jù)。
近期，有一些國外網(wǎng)友拿幾組對比照片，來分析我國的天問一號與美國火星勘測軌道探測器在拍照方面的差異，得出了“中國航天用上限去追趕美國航天的下限”的結(jié)論，引發(fā)了許多國家網(wǎng)友的熱議。那么，真的如這些網(wǎng)友所說的那樣，我國的天問一號探測器的拍照能力，趕不上美國的探測器嗎？
首先需要說明的是，2020年我國發(fā)射的天問一號，是由長征五號遙四運載火箭執(zhí)行的，除了天問一號這個火星軌道探測器之外，同時還在天問一號探測器旋轉(zhuǎn)了著陸器，其中就包含著祝融號火星車。而NASA的火星勘測軌道探測器（MRO），是于2005年發(fā)射升空的，其中并不包含著陸器，也沒有火星車。這個明顯的差別，直接決定了兩個軌道探測器的重量和一些重要參數(shù)的性能。
也就是說，我國的天問一號內(nèi)部所搭載的儀器設(shè)備要更多，特別是祝融號火星車也是一個“大家伙”，在某種程度上會擠占天問一號探測器在軌道上運行時所依賴的其他探測器的空間。這一點從幾組數(shù)據(jù)可以明顯看出來，天問一號探測器的總重約為5噸，其中著陸器就有1.3噸之多，這么大的火星軌道探測器，是迄今為止人類向火星發(fā)射規(guī)模最大的了，足以看出我國在大推力火箭和深空探測方面的后發(fā)優(yōu)勢和不斷追趕之勢。
探測器質(zhì)量越大，那么在飛行器飛行過程中，當(dāng)面臨需要進行軌道轉(zhuǎn)移、軌道修正以及到達目的后的制動任務(wù)時，就必須投入更多的燃料，比如天問一號當(dāng)時就加注了近2.5噸的燃料，要比沒有著陸器荷載的美國勘測軌道探測器燃料高出不少。燃料的增多、荷載數(shù)量的增加，都會對軌道探測器所攜帶的相機尺寸和重量提出更嚴(yán)格的要求，重量更輕、體積更小是我國的天問一號設(shè)計師們著力破解的難題和必要達到的目標(biāo)。
因此，最終“出爐”的相機尺寸，在天問一號和美國MRO的差異就非常大，比如在重量上，天問一號攜帶的相機重量只有43公斤，而美國MRO攜帶的相機重量，由于沒有被著陸器等其他設(shè)備進行空間擠占，重量達到了65公斤。而重量直接決定著相機的復(fù)雜程度以及相機的成像口徑，在空間的限制下，天問一號相機的口徑才有0.37米，而美國的MRO相機就能做到0.5米。
即使在這樣的“先天約束”條件下，我國天問一號相機的分辨率，能夠在距離火星表面265公里的高度實現(xiàn)0.5米級別，可謂克服了諸多技術(shù)方面的瓶頸才能實現(xiàn)。美國的MRO相機由于口徑更大，所以達到了在火星300公里高度下的0.3米級別。如果僅從相機的分辨率來看，我國天問一號距離美國的MRO的確有著一定的差距。所以，在二者同期拍攝的畫面中，美國的MRO相機能夠看到祝融號車轍間的空隙，而天問一號就只能看到一條線。
但是，衡量一個軌道探測器探測能力高低的決定性因素，并不完全只是相機的空間分辨率，還包括成像的寬幅，這兩個參數(shù)之間一直以來都存在著矛盾，分辨率越大的往往成像寬幅不盡如人意，而寬幅較大的則分辨率跟不上。
我國在研制天問一號的相機時，不但在有限的體積下將空間分辨率提升到了極致，而且還采用了離軸三反設(shè)計，大大縮短了相機的軸向尺寸，視場角達到2度，在距離火星最近時的一次成像寬幅達到了9公里之多，在同樣的時間內(nèi)能夠獲得更多的火星勘測圖像。相較而言，美國的MRO相機雖然分辨率要高一些，但是成像寬幅大大落后于天問一號，其成像寬度還不到5公里。
由于我國目前只有一個火星軌道探測器，也只有一個在火星表面運行的火星車，因此天問一號軌道探測器的兼具著多重使命，一方面必須要在空間分辨率和成像寬幅上實現(xiàn)一個完美的平衡，都盡量做到最優(yōu)；另一方面還要兼具著接收祝融號發(fā)射數(shù)據(jù)、將這些數(shù)據(jù)傳回地球的功能。能夠達到這種完美平衡和性價比的軌道探測成像技術(shù)，世界上除了我國，應(yīng)該沒有第二家能夠做到。
我國僅用20多年的時間，就完成了嫦娥系列探測器發(fā)射、從月球取土返回、火星探測等宏偉的航天巨大飛躍，即使是美國和俄羅斯也沒有這么高效率。后續(xù)，我國還要緊鑼密鼓地實施天宮空間站全面建造、探月四期、月球永久基地、海王星探測、太陽系層頂?shù)纫幌盗刑仗綔y任務(wù)，我國的航天事業(yè)發(fā)展必將進入一個全新的發(fā)展快車道！
