相机如何跟踪如此快的火箭？拿sls火箭来说，靠黑白方块

当美国宇航局的Artemis 1任务在今年晚些时候发射时，数千台相机将捕捉NASA太空发射系统（SLS）火箭和猎户座航天器的历史性首次飞行。

然而，一些相机专注于火箭，航天器和移动发射器上精心放置的标记。这些相机旨在捕获倒计时和发射的部分内容，并将在发射和飞行后为工程团队提供有价值的数据。

sls火箭上的黑色方块标记有助于相机跟踪以及火箭的姿态分析，图源:NASA

在火箭和航天器上绘制了各种黑白图案，并用作相机的跟踪目标。一些设计，如每个固体火箭助推器上的方格环，由火箭上的相机跟踪。在有左侧火箭助推器的鼻锥下方的黑色环的情况下，它允许工程师轻松区分右助推器和左助推器，因为航天器非常对称，并且一些摄像头将具有紧密的视野。不过，其他模式最好在远处观看。

“如果你看看SLS核心阶段和双固体火箭助推器，发射台和发射塔，你会看到交替的黑白方块看起来像棋盘图案，”阿拉巴马州亨茨维尔NASA马歇尔太空飞行中心SLS图像集成团队负责人Beth St. Peter说。“每个标记都有特定的目的。通常，标记用于精确测量升空和分离期间动态事件中的运动。使用特定的相机，我们将跟踪标记的那些十字准线，并形成多种模式的“三角形”，以帮助我们完成飞行后重建分析任务。

助推器上的黑白十字方格，图源：NASA

关键事件，如固体火箭助推器与核心级的分离，将被仔细研究并与计算机模型模拟进行比较。

“我们收集的图像和数据将有助于验证计算机模型，我们甚至可能发现我们可以放宽基于摄影测量数据的一些限制，”圣彼得说。

每个图案的形状也很重要。正方形和矩形提供锋利的边缘，使计算机软件能够精确地确定像素边缘，并通过提取这些像素的移动。之所以使用黑白图案，是因为这两种颜色提供了最大的对比度，这有助于确保团队随着时间的推移以及从多个摄像机跟踪同一点。

在湿衣服彩排中，圣彼得和她的团队仔细观察了许多跟踪点的距离和其他有关数据，以确保火箭不会承受太大的压力而形变。因为超过730000加仑的超冷液氢和液氧被装入火箭的推进剂罐造成的压力是其他火箭前所未有的。

在火箭，航天器和移动发射器上放置标记本身几乎是一门科学。一些摄影测量标记位于发射台周围先前安装的相机的已知视线上。标记也必须放置在推进剂的极冷或发射的极端热量不会影响它们的地方。

当临时低温推进级和猎户座从空芯级和运载火箭级适配器分离时，摄影测量将非常重要。分离将使用不同类型的技术进行监控。

“我们没有使用涂漆标记，而是使用反光镜标记，”圣彼得说。“这些反射器会将光从它们反射到光源 - 在这种情况下，是具有光源的机载摄像头。逆反射器在低光和不断变化的光线条件下是完美的，就像我们在这个关键的分离事件中所经历的那样。

随着NASA继续在日益复杂的任务中发射和飞行SLS，SLS上的标记将不断发展。Artemis 2和Artemis 3还将飞行SLS的第一种配置，称为Block 1，并且标记将与Artemis 1火箭上的标记相似。在Artemis 2上，宇航员将在ICPS和猎户座台适配器上使用带有反射目标的额外标记来飞行猎户座，并在会合和近距离操作演示期间测试其处理能力。

从Artemis 4开始，SLS的第二种配置，称为Block 1B，将具有更强大的上级，取代ICPS（现阶段使用的欧空局建造的上面级）。Block 2在SLS的第九次飞行中首次亮相，将采用新设计的先进固体火箭助推器。

现阶段使用的欧空局建造的上面级ICPS（涂有国旗标志的阶段，还有一部分ICPS阶段被之下的锥形级间段罩住）