日前好奇號登陸火星，陸續傳回許多令人驚奇的照片，其實早在1970年代，美國NASA太空總署就曾先後發射多台無人行星探測機，前往太陽系各大行星進行攝影，從遠方回傳的珍貴影像，至今仍然廣為學界分析使用。在浩大的太陽系探索與攝影之旅中，其中以「先鋒十號、十一號」與「航海家一號、二號」最為傳奇，不只一口氣造訪太陽系多顆行星，目前也都成為首批離開太陽系的人造物體。
無人行星探測機
想要清楚拍攝星球的面貌，最好的方法就是直接飛過去，但如果要載太空人攝影師過去，以目前的航太科技是不太可行的，例如地球與木星之間距離就高達四億公里，畢竟我們人類目前最遠只到過月球，而且花費的資金也是天文數字。不過早在1970年代，美國太空總署NASA的科學家就研擬出一個辦法，就是發射無人行星探測機前往拍攝，也是最安全、最省經費的行星攝影方案。
▲NASA無人行星探測機：先鋒十號，於1972年3月3日升空，是第一艘拜訪木星的無人行星探測機。（圖片出自NASA）
▲NASA無人行星探測機：航海家二號，於1977年8月20日升空，拍攝了木星、土星、天王星與海王星。（圖片出自NASA）
早在1950年代，美國與前蘇聯就展開了太陽系行星的探索，而擔任這些任務的要角，就是無人行星探測機，其中最具代表性的，就屬美國於1970年代發射升空的「先鋒十號、十一號」，以及「航海家一號、二號」，而這些無人行星探測機，我們也可以把它們想成會自動飛行的相機。
太陽系行星之間的距離相當遠，飛行需要的時間與燃料相當可觀，所以也不可能採用傳統的燃料推進方式來前進，科學家就研擬出一套辦法，叫做重力助推（Gravity assist）飛行法。
所謂的重力助推飛行法，1918年由前蘇聯科學家率先提出構想，一直到1970年代才得以體現，就是利用行星之間的萬有引力，來讓無人行星探測機節省燃料與變更軌道，就好比在鉛球上綁一條繩子，然後轉圈圈再把鉛球甩出去一樣。重力助推飛行法，不僅能節省燃料與變更軌道，還能大幅加速無人行星探測機，例如1997年發射升空，目前仍在運作中的無人行星探測機「卡西尼—惠更斯號」，就先後利用地球、月球、金星與木星的重力助推，達到秒速15.7公里（時速56520公里）的飛行速度。
▲美國與歐洲合作的無人行星探測機：卡西尼–惠更斯號。（圖片出自NASA）
行星攝影所使用的相機
1970年代數位相機仍未普及，技術也未成熟，為了拍攝行星的高解析照片，NASA科學家經常在無人行星探測機裝置了科學成像系統（Imaging Science Subsystem，簡稱ISS）這套相機，屬於「慢掃瞄光導攝像管攝像機」的一種，與現今的數位相機不同，使用類比訊號來掃瞄、記錄影像，並轉換成電波訊號傳回遙遠的地球。
航海家一號、二號無人行星探測機皆使用這套系統，並搭載了兩組不同相機。拍攝廣角端，使用200mm光圈F3.0的鏡頭；拍攝望遠端，則切換成1500mm光圈F8.5鏡頭。以現今的像素來算，最高解析度為800x800，相機解像力雖然不是很驚人，但在1970年代仍是一時之選。
▲航海家一號、二號所使用的相機構造圖。左為望遠鏡頭，右為廣角鏡頭。（圖片出自NASA）
▲科學家通常使用核能電池「放射性同位素熱電機」，做為無人行星探測機的長時間電力來源。（圖片來自NASA）
▲組裝中的航海家號。（圖片來自NASA）
（下一頁有精彩的近距離木星、土星照片）
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