Използване на 3-D модели в търсенето на живота на Марс

Ето парче от един от новите 3-D модели, създадени току-що, за да помогне на роувъра Розалинд Франклин на ESA да проучи Марс през 2021 г. Моделите са толкова подробни, че те показват например като пулсации на дюни вътре в кратери, както виждате тук. Изображение чрез TU Dortmund / NASA / JPL-Caltech / Europlanet.

Как се подготвят съвременните космически изследователи за търсене на непознат терен? Няма значение, че изследователите са роботи и че подготвителите са космически учени и инженери. Следващото лято се предвижда да стартира амбициозна нова мисия на Марс. Мисията ExoMars на Европейската космическа агенция (ESA) ще превози на Марс роботизирания роувър Розалинд Франклин. Роувърът ще търси доказателства за миналия марсиански живот в Oxia Planum, голяма равнина, богата на глини и съдържаща стара река делта. Как се приготвят? Екип от учени от университета TU Dortmund в Германия създаде изключително детайлни 3-D модели на мястото за кацане. Тези учени казаха на 16 септември 2019 г., че искат да използват моделите, за да разберат географията и геоложките характеристики на този неизследван регион на Марс и да помогнат да планират пътя на роувъра.

3-D моделите се наричат ​​цифрови модели на терена (DTM). Те са разновидност на цифрови модели за издигане (DEMs), използвани от космическите учени за разбиране на планети, луни и астероиди. Тези конкретни карти имат резолюция от около 25 сантиметра на пиксел. Един от учените, Кей Уолфарт, ги представи на международната среща на астрономите миналата седмица в Женева, Швейцария.

И така, как са създадени моделите?

Един от тестовите 3-D модели терени на Марс. Изображение чрез TU Dortmund / NASA / JPL-Caltech / Europlanet Society.

Друг тестов 3-D модел на терен на Марс. Изображение чрез TU Dortmund / NASA / JPL-Caltech / Europlanet Society.

Първо, те използват изображения с висока разделителна способност на повърхността на Марс от камерата HiRISE на NASA Mars Reconnaissance Orbiter (MRO). След това този образ се прилага към класическия стерео метод за комбиниране на две изображения, направени от малко по-различни ъгли, за да се създаде 3D изображение на пейзажа. Но тези видове стерео техники могат да бъдат ограничени, когато става дума за прашни и пясъчни повърхности - в основата си безхарактерни - в места като площадката за кацане на Rosalind Franklin, Oxia Planum. По необходимост мястото за кацане е сравнително плоско, за да се гарантира безопасното кацане.

След това DTM бяха допълнително подобрени с помощта на техника, наречена Shape from Shading in, при която интензитетът на отразената светлина в изображението се превежда в информация на повърхностни склонове. Данните за наклона се комбинират със стерео изображенията, което осигурява много по-добра оценка на 3-D повърхността, като същевременно се постига възможно най-добрата резолюция в реконструирания пейзаж.

Получените модели дават на учените много по-подробен изглед на района на кацане. Както обясни Wohlfarth:

С техниката могат да бъдат възпроизведени дори дребни детайли като пулсации на дюни вътре в кратери и груби основи.

Илюстрация на художника за роувъра на Розалинд Франклин на Марс, част от мисията на ESA ExoMars. Изображение чрез ESA / ATG medialab.

Марсел Хес, първи автор на изследването, каза:

Погрижихме се специално за взаимодействието между светлината и повърхността на Марсиан. Зоните, които са наклонени към слънцето, изглеждат по-ярки, а зоните, обърнати настрани, изглеждат по-тъмни. Нашият подход използва съвместен отразяващ и атмосферен модел, който включва отражение от повърхността, както и атмосферни ефекти, които дифундират и разсейват светлината.

Тези нови модели ще бъдат от голяма полза за роувъра, докато се ориентира в пейзажа, търсейки най-добрите места за изучаване със своя набор от инструменти. Роувърът не само ще изследва скалите и почвата, но също така ще може да пробие до два метра (шест фута) в подземната повърхност, търсейки възможни биосигнатури, химически следи от миналия живот. Пробите ще бъдат доставени в бордовата лаборатория за анализ.

PanCam, със своите стерео и камери с висока разделителна способност, ще предостави подробни изгледи на интересни функции както във видимата, така и в близост до инфрачервената дължина на вълната. Спектрометрите ще определят от какви скали са съставени и колко са били засегнати от водата.

Пробивната тренировка в чиста стая на Земята, в прибрано положение. Свредлото ще може да проникне до два метра (шест фута) в подземната повърхност. Изображение чрез ESA.

Според Хорхе Ваго, ученият проект на ESA за роувър ExoMars:

Нашият роувър наистина се е оформил. Имаме невероятно мощен научен полезен товар за изследване на повърхността и надповърхността на Марс в стремежа си да намерим биосигнатури.

ExoMars ще бъде вълнуваща мисия и заедно с предстоящия роувър на НАСА през 2020 г., първият след мисията на викингите през 70-те / 80-те години, която търси директно доказателства за живота. Очаква се роувърът да стартира някъде между 26 юли и 13 август 2020 г. на руски ракети-носители Proton-M, пристигащи на Марс през март 2021 година.

Повече информация за мисията ExoMars е достъпна на уебсайта на мисията.

Долен ред: Новите триизмерни модели на марсианския терен ще помогнат на роувъра на Розалинд Франклин да търси живот на Марс през 2021 г.

Чрез Европланет общество