3D-mudelite kasutamine Marsi elu otsimisel

Siin on tükk ühest uuest 3D-mudelist, mis just loodi, et aidata ESA Rosalind Franklini roveril uurida Marsi aastal 2021. Mudelid on nii detailsed, et need näitavad näiteks kraavide sees olevaid luidevihmasid, nagu näete siin. Pilt TLÜ Dortmundi / NASA / JPL-Caltech / Europlanet kaudu.

Kuidas valmistuvad tänapäevased kosmoseuurijad teadmata maastiku otsimiseks? Ärge kunagi pange tähele, et maadeavastajad on robotid ja ettevalmistajad on kosmoseteadlased ja -insenerid. Järgmisel suvel on kavas käivitada ambitsioonikas uus missioon Marsile. Euroopa Kosmoseagentuuri (ESA) missioon ExoMars viib roboti Rosalind Franklini roveri Marsile. Rover otsib Marsi eluolu tõendeid Oxia Planumis - suurel savistel rikkalikul tasandikul, mis sisaldab vana jõe deltat. Kuidas nad valmistuvad? Saksamaa TLÜ Dortmundi ülikooli teadlaste meeskond on loonud maandumiskoha äärmiselt detailsed 3D-mudelid. Need teadlased ütlesid 16. septembril 2019, et soovivad kasutada mudeleid selle Marsi uurimata piirkonna geograafiliste ja geoloogiliste omaduste mõistmiseks ning aidata marsruudi tee kavandamisel.

3D-mudeleid nimetatakse digitaalseteks maastikumudeliteks (Digital Terrain Models - DTM). Need on digitaalkõrguse mudelite (DEM) variatsioonid, mida kosmoseteadlased kasutavad planeetide, kuude ja asteroidide mõistmiseks. Nende konkreetsete kaartide eraldusvõime on umbes 25 sentimeetrit piksli kohta. Üks teadlastest, Kay Wohlfarth, esitas neid eelmisel nädalal Šveitsis Genfis astronoomide rahvusvahelisel kohtumisel.

Kuidas siis mudelid loodi?

Üks testitud 3-D maastikumudeleid Marsil. Pilt TLÜ Dortmundi / NASA / JPL-Caltech / Europlanet Society kaudu.

Veel üks 3-D maastiku katsetamine Marsil. Pilt TLÜ Dortmundi / NASA / JPL-Caltech / Europlanet Society kaudu.

Esiteks kasutavad nad NASA-l Mars Reconnaissance Orbiteril (MRO) asuva HiRISE kaamera kõrge eraldusvõimega Marsi pinna kujutisi. Seejärel rakendatakse neid kujutisi klassikalise stereomeetodi jaoks, ühendades kaks pisut erineva nurga alt tehtud pilti, et luua maastiku 3D-pilt. Kuid selliseid stereotehnikaid saab piirata tolmuste ja liivaste pindade - põhimõtteliselt funktsioonideta - kohtades, nagu Rosalind Franklini maabumiskoht, Oxia Planum. Vajadusel on maandumiskoht ohutu maandumise tagamiseks suhteliselt tasane.

Seejärel täiustati DTM-e veelgi, kasutades tehnikat, mille nimi on Shading from Shading, mille abil pildil peegelduva valguse intensiivsus teisendatakse informatsiooniks pinna nõlvade kohta. Kallakute andmed on ühendatud stereopiltidega, pakkudes 3D-pinnale palju paremat hinnangut, saavutades samal ajal rekonstrueeritud maastikul parima võimaliku eraldusvõime.

Saadud mudelid annavad teadlastele maandumispiirkonnast palju täpsema ülevaate. Nagu Wohlfarth selgitas:

Selle tehnika abil on võimalik reprodutseerida isegi väikesemahulisi detaile, nagu kraatrites olevad kopramaod ja jäme aluspõhi.

Kunstniku illustratsioon Rosalind Franklini marsruudil Marsil, mis on osa ESA missioonist ExoMars. Pilt ESA / ATG meediumlabori kaudu.

Uuringu esimene autor Marcel Hess ütles:

Oleme eriti hoolikas olnud valguse ja Marsi pinna vastasmõju üle. Päikese poole kallutatud alad paistavad heledamad ja eemale suunatud alad paistavad tumedamad. Meie lähenemisviis kasutab ühist peegeldus- ja atmosfäärimudelit, mis hõlmab pinna peegeldust, samuti atmosfääri mõjusid, mis hajutavad ja hajutavad valgust.

Need uued mudelid on suureks abiks roverile, kuna see navigeerib maastikul, otsides oma instrumentide hulgaga parimaid kohti õppimiseks. Rover mitte ainult ei uuri kaljusid ja pinnast, vaid suudab puurida ka kuni kaks meetrit (kuus jalga) aluspinnasesse, otsides võimalikke biosignatuure ja mineviku keemilisi jälgi. Proovid toimetatakse laeva laborisse analüüsimiseks.

PanCam koos oma stereo- ja kõrge eraldusvõimega kaameratega pakub huvitavaid funktsioone üksikasjalikult nii nähtava kui ka infrapunakiirguse lainepikkustel. Spektromeetrid määravad, millest kivimid koosnevad ja kui palju neid vesi mõjutas.

Roveri külvik Maa puhtas ruumis, püstiasendis. Külvik suudab tungida kuni kahe meetri (kuue jala) kaugusele aluspinnast. Pilt ESA kaudu.

ESA ExoMarsi roveri projekti teadlase Jorge Vago sõnul:

Meie rover on tõesti kuju võtnud. Biosignatuuride otsimisel on meil Marsi pinna ja aluspinna uurimiseks uskumatult võimas teaduslik koormus.

ExoMars on põnev missioon ja koos NASA peagi ilmuva 2020. aasta roveriga, mis on esimene pärast Vikingi missiooni 1970. – 1980. Aastatel otsinud otse elutõendeid. Rover peaks eeldatavasti startima millalgi 26. juulist kuni 13. augustini 2020 Vene Proton-M kanderaketil, mis saabub Marsile 2021. aasta märtsis.

Lisateavet ExoMarsi missiooni kohta leiate missiooni veebisaidilt.

Alumine rida: Marsi maastiku uued 3D-mudelid aitavad Rosalind Franklini roveril otsida elu 2021. aastal Marsil.

Seltsi Europlanet kaudu