När NASA:s Mars Pathfinder rörde sig 1997, den hade fem kameror:två på en mast som dök upp från landaren, och tre på NASA:s första rover, Sojourner.

Sedan dess, kameratekniken har tagit ett kvantsprång. Fotosensorer som förbättrats av rymdprogrammet har blivit kommersiellt allestädes närvarande. Kameror har krympt i storlek, ökad kvalitet och finns nu i alla mobiltelefoner och bärbara datorer.

Samma utveckling har återvänt till rymden. NASA:s Mars 2020 -uppdrag kommer att ha fler "ögon" än någon rover innan det:totalt 23, att skapa vidsträckta panoramabilder, avslöja hinder, studera atmosfären, och bistå vetenskapliga instrument. De kommer att ge dramatiska vyer under roverens nedstigning till Mars och vara de första som tar bilder av en fallskärm när den öppnar på en annan planet. Det kommer till och med att finnas en kamera inuti roverns kropp, som kommer att studera prover när de lagras och lämnas på ytan för insamling av ett framtida uppdrag.

En ögonblicksbild av några Mars 2020 -kameror

• Förbättrade teknikkameror:Färg, högre upplösning och bredare synfält än Curiositys tekniska kameror.
• Mastcam-Z:En förbättrad version av Curiositys MASTCAM med ett 3:1 zoomobjektiv.
• SuperCam Remote Micro-Imager (RMI):Den högsta upplösningen fjärrkontrollen har färg, en förändring från kameran som flög med Curiosity's ChemCam.
• CacheCam:Tittar på hur stenprover deponeras i roverns kropp.
• Inträde, nedstigning och landningskameror:Sex kameror spelar in posten, nedstigning och landningsprocess, tillhandahåller den första videon av en fallskärmsöppning på en annan planet.
• Lander Vision System Camera:Kommer att använda datorsyn för att styra landningen, med hjälp av en ny teknik som kallas terrängrelativ navigering.
• SkyCam:En serie väderinstrument kommer att innehålla en kamera som vetter mot himlen för att studera moln och atmosfären.

Alla dessa kameror kommer att införlivas när Mars 2020 -rovern byggs vid NASA:s Jet Propulsion Laboratory i Pasadena, Kalifornien. De representerar en stadig utveckling sedan Pathfinder:efter det uppdraget, Spirit- och Opportunity -roversna har utformats med 10 kameror vardera, inklusive på deras landare; Mars Science Laboratory's Curiosity rover har 17.

"Kameratekniken förbättras hela tiden, "sa Justin Maki från JPL, Mars 2020:s bildforskare och biträdande huvudutredare för Mastcam-Z-instrumentet. "Varje på varandra följande uppdrag kan utnyttja dessa förbättringar, med bättre prestanda och lägre kostnad. "

Den fördelen representerar en hel cirkel av utveckling, från NASA till den privata sektorn och tillbaka. På 1980 -talet, JPL utvecklade aktiva pixelsensorer som använde mindre ström än tidigare digitalkamerateknik. Dessa sensorer kommersialiserades senare av Photobit Corporation, grundades av den tidigare JPL -forskaren Eric Fossum, nu på Dartmouth College, Hannover, New Hampshire.

20/20 Vision

Kamerorna 2020 kommer att innehålla mer färg och 3D-avbildning än på Curiosity, sa Jim Bell från Arizona State University, Tempe, huvudutredare för 2020:s Mastcam-Z. "Z" står för "zoom, "som kommer att läggas till en förbättrad version av Curiosity's high-definition Mastcam, roverens huvudögon.

Mastcam-Zs stereoskopiska kameror kan stödja fler 3D-bilder, som är idealiska för att undersöka geologiska egenskaper och spana potentiella prover på långa avstånd. Funktioner som erosion och markstrukturer kan ses på längden på en fotbollsplan. Att dokumentera detaljer som dessa är viktigt:De kan avslöja geologiska ledtrådar och fungera som "fältanteckningar" för att kontextualisera prover för framtida forskare.

"Att rutinmässigt använda 3D-bilder i hög upplösning kan löna sig i stort, "Bell sa." De är användbara för både långdistans- och närfältvetenskapliga mål. "

Till sist, i färg

Själen, Möjlighets- och nyfikenhetsrovers var alla konstruerade med tekniska kameror för att planera enheter (Navcams) och undvika faror (Hazcams). Dessa producerade 1 megapixel bilder i svartvitt.

På den nya rovern, ingenjörskamerorna har uppgraderats för att få högupplösta, 20 megapixel färgbilder.

Deras linser kommer också att ha ett bredare synfält. Det är avgörande för 2020 -uppdraget, som kommer att försöka maximera tiden som läggs på att göra vetenskap och samla prover.

"Våra tidigare Navcams skulle knäppa flera bilder och sy ihop dem, "sade Colin McKinney från JPL, produktleveranschef för de nya tekniska kamerorna. "Med det bredare synfältet, vi får samma perspektiv i ett skott. "

Det innebär mindre tid att panorera, knäppa bilder och sy. Kamerorna kan också minska rörelseoskärpa, så att de kan ta bilder medan rovern är i farten.

En datalänk till Mars

Det finns en utmaning i all den här uppgraderingen:Det betyder att mer information strömmar genom rymden.

"Den begränsande faktorn i de flesta bildsystem är telekommunikationslänken, "Maki sa." Kameror kan få mycket mer data än vad som kan skickas tillbaka till jorden. "

För att lösa det problemet, Rover -kameror har blivit "smartare" med tiden - särskilt när det gäller komprimering.

Om ande och möjligheter, komprimeringen gjordes med den inbyggda datorn; om nyfikenhet, mycket av det gjordes med hjälp av elektronik inbyggd i kameran. Det möjliggör mer 3D-avbildning, Färg, och till och med höghastighetsvideo.

NASA har också blivit bättre på att använda rymdfarkoster i kretslopp som datareläer. Det konceptet var banbrytande för rover -uppdrag med Spirit and Opportunity. Idén att använda reläer började som ett experiment med NASA:s Mars Odyssey -orbiter, Sa Bell.

"Vi förväntade oss att göra det uppdraget på bara tiotals megabit varje Mars -dag, eller sol, "sa han." När vi fick den första Odyssey -flygningen, och vi hade cirka 100 megabit per sol, vi insåg att det var en helt ny bollspel. "

NASA planerar att använda befintliga rymdfarkoster som redan befinner sig i omloppsbana på Mars - Mars Reconnaissance Orbiter, MAVEN, och European Space Agency's Space Gas Orbiter - som reläer för Mars 2020 -uppdraget, som kommer att stödja kamerorna under roverens första två år.