Používání 3D modelů při hledání života na Marsu

Tady je kousek jednoho z nových trojrozměrných modelů, které byly právě vytvořeny, aby pomohly Rosalindu Franklinovi roverovi prozkoumat Mars v roce 2021. Modely jsou natolik podrobné, že ukazují, například, jako vlnky dun uvnitř kráterů, jak vidíte zde. Obrázek přes TU Dortmund / NASA / JPL-Caltech / Europlanet.

Jak se dnešní průzkumníci vesmíru připravují na hledání neznámého terénu? Nevadí, že průzkumníci jsou roboti a že přípravci jsou kosmičtí vědci a inženýři. Příští léto se chystá zahájit ambiciózní novou misi na Mars. Mise ExoMars Evropské kosmické agentury (ESA) přenese robotickou vozovku Rosalind Franklin na Mars. Rover vyhledá důkazy o minulém marťanském životě v Oxia Planum, velké pláni bohaté na jíly a obsahující starou deltu řeky. Jak se připravují? Tým vědců na univerzitě TU Dortmund v Německu vytvořil velmi podrobné trojrozměrné modely místa přistání. Tito vědci 16. září 2019 uvedli, že chtějí používat modely k pochopení geografie a geologických charakteristik této neprobádané oblasti na Marsu a pomoci při plánování cesty roveru.

Modely 3D se nazývají digitální modely terénu (DTM). Jsou to varianty digitálních výškových modelů (DEM) používané vesmírnými vědci k pochopení planet, měsíců a asteroidů. Tyto konkrétní mapy mají rozlišení přibližně 25 centimetrů na pixel. Jeden z vědců, Kay Wohlfarth, je představil na minulém týdnu mezinárodního setkání astronomů v Ženevě ve Švýcarsku.

Jak byly tedy tyto modely vytvořeny?

Jeden z testovacích trojrozměrných modelů terénu na Marsu. Obrázek přes TU Dortmund / NASA / JPL-Caltech / Europlanet Society.

Další test 3-D modelů terénu na Marsu. Obrázek přes TU Dortmund / NASA / JPL-Caltech / Europlanet Society.

Nejprve používají snímky Marsu z vysokého rozlišení z kamery HiRISE na průzkumném orbiteru Mars NASA (MRO). Tyto snímky se poté aplikují na klasickou stereofonní metodu kombinování dvou snímků pořízených z mírně odlišných úhlů, aby se vytvořil 3D obraz krajiny. Tyto druhy stereofonních technik však mohou být omezeny, pokud jde o zaprášené a písčité povrchy - v podstatě bez vzhledu - v místech, jako je místo přistání Rosalind Franklin, Oxia Planum. Místo přistání je nezbytně relativně ploché, aby pomohlo zajistit bezpečné přistání.

DTM byly poté dále vylepšeny technikou nazvanou Shape from Shading in, při které se intenzita odrazeného světla v obraze převádí na informace o povrchových svazích. Data svahu jsou kombinována se stereofonním snímáním, což poskytuje mnohem lepší odhad povrchu 3D, a zároveň dosahuje nejlepšího možného rozlišení v rekonstruované krajině.

Výsledné modely dávají vědcům mnohem podrobnější pohled na přistávací oblast. Jak vysvětlil Wohlfarth:

Pomocí této techniky lze reprodukovat i drobné detaily, jako jsou vlnky dun uvnitř kráterů a hrubé podloží.

Umělcova ilustrace vozu Rosalind Franklin na Marsu, součást mise ESA ExoMars. Obrázek přes ESA / ATG medialab.

Marcel Hess, první autor studie, řekl:

Zvláštní pozornost jsme věnovali interakci mezi světlem a povrchem Marsu. Oblasti, které jsou nakloněny směrem ke slunci, jsou jasnější a oblasti obrácené směrem k tmavším. Náš přístup používá kloubní odrazivost a atmosférický model, který zahrnuje odrazy na povrchu, jakož i atmosférické efekty, které rozptylují a rozptylují světlo.

Tyto nové modely budou skvělou pomůckou pro rover při navigaci v krajině a hledají nejlepší místa ke studiu s celou řadou nástrojů. Rover nejen prozkoumá skály a půdu, ale bude také schopen vyvrtat až dva metry (šest stop) do podpovrchu, hledat možné biosignatury, chemické stopy minulého života. Vzorky budou dodány do palubní laboratoře k analýze.

PanCam se svými stereofonními kamerami a fotoaparáty s vysokým rozlišením poskytne podrobné pohledy na zajímavé funkce jak ve viditelných, tak v infračervených vlnových délkách. Spektrometry určí, z čeho jsou skály složeny a jak moc byly ovlivněny vodou.

Vrták roveru v čisté místnosti na Zemi ve složené poloze. Vrták bude schopen proniknout až do dvou metrů (6 stop) do podpovrchu. Obrázek přes ESA.

Podle Jorge Vago, projektového vědce ESA ExoMars rover:

Náš rover má opravdu tvar. Máme neuvěřitelně silné vědecké užitečné zatížení, abychom prozkoumali povrch a podpovrch Marsu na naší snaze najít biologické podpisy.

ExoMars bude vzrušující mise a spolu s nadcházejícím NASA roverem 2020 bude první od mise Viking v sedmdesátých / osmdesátých letech, která přímo hledala důkaz života. Očekává se, že se rover vypustí někdy mezi 26. červencem a 13. srpnem 2020 na ruském nosníku Proton-M, který dorazí na Mars v březnu 2021.

Více informací o misi ExoMars je k dispozici na webových stránkách mise.

Sečteno a podtrženo: Nové trojrozměrné modely marťanského terénu pomohou vozidlu Rosalind Franklin hledat život na Marsu v roce 2021.

Prostřednictvím Europlanet Society