毅力號火星漫遊車遙感桅杆的頭部特寫。桅杆頭部包含超級分析相機（SuperCam，它的鏡頭位於頂部較大的圓形開口中）。桅杆頭下方的灰色框，有兩個桅杆變焦相機系統。在這些成像儀的外側，還有漫遊車的兩個導航相機（NavCam）。

再過兩個多月，美國航天航空局（NASA）的毅力號（Perseverance）火星漫遊者就要發射升空了，它將擁有有史以來最先進的“眼睛”，對這顆“紅色星球”（Red Planet）的表面進行觀察。桅杆變焦相機系統（Mastcam-Z，Z在這裡代表“zoom”，即變焦）具有下一代變焦功能，這能讓毅力號任務更輕鬆地進行3D成像。火星車的操作員仔細規劃了毅力號的每條行駛路線，以及車上機械臂的每一次移動，他們將能透過3D眼鏡檢視這些立體影象，觀察火星上獨特的風景。

桅杆變焦相機系統位於毅力號的“頭部”，是桅杆相機（Mastcam）更高階的版本，NASA的好奇號（Curiosity）火星探測車就是用桅杆相機來繪製的精美火星全景圖。但是，桅杆相機的作用遠不止於此，桅杆變焦相機系統的功能就更多了：除了製作出火星圖片，讓普通大眾能檢視火星車的日常發現外，這些相機還提供了關鍵資料，幫助工程師進一步對火星車進行導航，同時讓科學家更好地選擇有趣的岩石進行研究。兩種成像系統的區別就在於，好奇號的桅杆相機不能變焦。

這張圖片顯示了桅杆相機系統的3D列印模型，桅杆相機系統是NASA毅力號火星漫遊車上的科學相機之一，它將包含一個3：1的變焦鏡頭。

隨視野變焦

在最初的設計中，好奇號的桅杆相機是具備變焦功能的，但事實證明，在當時用如此小尺寸的儀器是很難實現的（好奇號於2011年發射升空）。

桅杆變焦相機系統的首席研究員和桅杆相機的副首席研究員、來自亞利桑那州立大學（Arizona State University）的吉姆•貝爾（Jim Bell）說：“最初的計劃是給好奇號配備一個變焦相機，讓它可以像‘義大利麵西部片’（Spaghetti Western）中的視角那樣在極大的廣角範圍內進行拍攝。這個相機本來可以拍下一個令人驚歎的火星全景圖，但事實證明當時的條件下我們很難做出這樣的相機。”

（譯者注：Spaghetti Western翻譯過來是“義大利麵西部片”，又稱“義大利西部片”，是美國電影工業最早對義大利出品西部片的稱謂，而義大利人則稱之為“western all’italiana”。義大利西部片的興盛時期為1960年代到1970年代中期，講述的是美國西部的傳奇故事，電影中應用了較多的變焦鏡頭。）

取而代之的是，好奇號的桅杆相機配備了一個遠攝鏡頭（telephoto lens）和一個廣角鏡頭（wide-angle lens），每張影象是單獨拍攝的，可以合併生成立體檢視。但是廣角鏡頭一次拍攝到的火星表面景觀要遠多於遠攝鏡頭，最多的時候，一張廣角影象需要匹配9張遠攝影象。

毅力號的桅杆變焦相機則簡化了這一過程，兩個鏡頭會進行變焦，直到兩者能匹配用於製作單個3D影象為止。這樣一來不僅操作流程更容易，向地球傳送的影象和資料也更少。

這張圖顯示了NASA毅力號漫遊車上的23臺相機，其中很多都是好奇號上相機的升級版本，還有一些是額外新增的。

科學家之眼

除了能為操作員提供立體檢視，更好地選擇出最安全的行進軌跡，桅杆變焦相機還可以幫助地質學家選擇出科學研究的目標，更好地瞭解觀察到的岩石樣本所在處的火星地質：它們是否是從相鄰的懸崖邊掉落下來的？是否來自一條古老的水源？

桅杆變焦相機將用它“超人的眼力”，以多種顏色（光的波長）來觀察火星的景觀，包括某些人眼無法看到的顏色。例如，用紫外線或紅外線掃描地形時，可能會發現散落在火星表面的金屬隕石，或是反映了表面做成成分的顏色變化，而這些觀測結果可以利用其他的相關儀器進行更為詳細的分析。

桅杆變焦相機不是一種光譜儀，也就是說，它不能使用光線資訊進行詳細的科學分析，“但它可以為其他儀器提供後續研究的礦物線索。”貝爾說道。

毅力號的相機系統還可以觀測太陽和天空、觀察火星的衛星的凌日情況，以及測量火星沙塵暴和雲層在各個季節的變化情況。

為全人類觀察火星

第一次接觸火星照片時，貝爾還只有11歲，1976年由維京號（Viking）著陸器傳送回地球的火星影象登上了晚間新聞，他就是在那時第一次看到了火星的樣子。後來他參與了火星探路者號（Mars Pathfinder）任務，並進一步領導研發了勇氣號（Spirit）和機遇號（Opportunity）火星車上的全景相機（panoramic camera，Pancam）系統，而勇氣號和機遇號則引發了新一輪的火星研究熱潮，吸引了無數後續的科學家和工程師。

毅力號將從它的著陸點耶澤羅隕石坑（Jezero Crater）向地球發回火星遠景影象，這張圖不論是對於執行該項任務的研究人員還是對於所有的後續跟進人員而言，都同樣至關重要。

這也就是為什麼桅杆變焦相機的影象，以及由業餘群體制作的鑲嵌圖計劃放在公共網站上進行共享。貝爾說：“重要的是，公眾要有主人翁意識。桅杆變焦相機的影象屬於我們所有人。”

毅力號是一位體重約2 260磅（1 025千克）的機器人科學家：它的天體生物學任務將是尋找火星上古代微生物生活的跡象；它還將表徵火星的氣候和地質，收集火星樣本並在將來返回到地球，為人類探索這顆紅色星球鋪平道路。無論毅力號將在7月17日至8月5日的哪一天發射升空，它都會在2021年2月18日登陸火星的耶澤羅隕石坑。

火星2020毅力號漫遊車任務從屬於一項較大的航天計劃，該計劃還包括對登月飛行任務，為人類探索更遙遠的火星做好準備。到2024年，NASA將負責讓人類宇航員重返月球表面；到2028年，NASA還將透過阿爾忒彌斯（Artemis）月球探測計劃，讓人類在月球之上和周圍建立持續的存在。

https://mars.nasa.gov/mars2020/

https://www.nasa.gov/perseverance