本文发表于《大众科学》的前博客网络，反映了作者的观点，不一定反映《大众科学》的观点
今天是美国国家航空航天局 (NASA) 水手4号探测器发射50周年纪念日（1964年11月28日）。该任务总共为我们提供了21张完整的火星图像，包括这张，我们首次近距离观测这颗行星——这要归功于星际探测器传输的数据以及地球上的科学家使用粉彩笔（下方）。
这张图像是如何产生的？正如Robert B. Leighton在《水手4号的照片》（《大众科学》，1966年4月）中写道：
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“经验表明，在存在背景噪声的情况下，通过太空发送微弱无线电信号的最佳方法是使用一种称为脉冲编码调制的信号方法。在这种信号编码方法中，电气设备的输出（无论是温度计还是电视摄像机）都被编码成一系列“比特”或由0和1组成的二进制数字，这些数字代表特定的强度级别。因此，水手4号电视摄像机的输出被转换成一个六位代码，该代码在一个具有从全黑到全白64个步长的标度上识别每个图像元素的亮度。序列的64个步长从0到63。六个1的序列表示全黑，或完全没有光；六个0的序列表示全白，或最大光。因此，为了编码包含在40,000个图像元素中的信息，需要240,000个二进制数字。
*** 当信号到达时，它们被记录在磁带上以提供永久记录，并且它们也被同时打印出来……在类似于加法机纸带的纸带上。许多人聚集在生产这些纸带的机器周围。意识到我们实际上正在接收来自一台离我们近 1.5 亿英里的人造机器的知识，这真是一次令人兴奋的经历。当然，我们看到的只是一连串的数字。图片会是什么样子？等待八个小时似乎是永恒。
然后有人想出了一个主意，将其中一台打印机的纸带剪成短段，每段包含一系列 200 个数字，代表图片一行的光强度。这些纸带段可以一个接一个地钉在一起，以构建数字的二维图片。为了使图片“可读”，每个元素都用五种不同颜色的蜡笔之一填充，具体取决于其数字代码指示的光照水平。每种颜色的蜡笔都由不同的人涂上。通过这种方式，火星的第一张特写照片以手绘彩色马赛克的形式逐行出现。当天，它被装裱起来并赠送给了喷气推进实验室主任威廉·H·皮克林。”
在过去的 50 年里，太空成像技术发生了怎样的变化？“与水手号提供的对火星的短暂一瞥不同，当前的探测器通常会在目标周围徘徊并绕轨道运行（甚至降落在目标上）。我们不仅仅拍摄太阳系天体的照片；我们还绘制矿物成分图，以三维方式探索行星大气层，并监测它们复杂的磁场，”罗伯特·西蒙（一位数据可视化专家，部分负责 NASA 地球观测站的蓝色弹珠图像，目前在卫星初创公司 Planet Labs 工作）说。存储容量也增加了：欧空局的罗塞塔号探测器在向地球的无线电传输之间可以容纳 25 吉比特的数据——几乎是水手4号容量的 4,771 倍。
感谢罗伯特·西蒙在他的用颜色编码定量数据的帖子中首次让我注意到这张图片。
有关手绘水手4号面板的轶事和老照片，请参阅 Dan Goods（数据+艺术（帕萨迪纳加州艺术博物馆）的联合策展人）的“火星的第一张电视图像”。
有关该任务的更多详细信息和图像，请不要错过经典的《大众科学》三部分系列文章：《水手4号的航行》（1966年3月）、《水手4号的照片》（1966年4月）和《水手4号的科学实验》（1966年5月）。