Brug af 3D-modeller i søgen efter Mars-livet

Her er et stykke af en af ​​de nye 3D-modeller, der netop er oprettet for at hjælpe ESAs Rosalind Franklin rover med at udforske Mars i 2021. Modellerne er så detaljerede, at de for eksempel viser som klitvægter inden i krater, som du ser her. Billede via TU Dortmund / NASA / JPL-Caltech / Europlanet.

Hvordan forbereder nutidige rumfarere sig på at søge i et ukendt terræn? Husk ikke at opdagelsesrejserne er robotter, og at forberederne er rumforskere og ingeniører. Næste sommer planlægges en ambitiøs ny mission til Mars lanceret. Den europæiske rumfartsagenturs (ESA) ExoMars-mission vil bære den robotmæssige Rosalind Franklin-rover til Mars. Rover vil søge efter bevis for fortidens Marsliv i Oxia Planum, en stor slet rig på ler og indeholder et gammelt floddelta. Hvordan forbereder de sig? Et team af forskere ved TU Dortmund University i Tyskland har oprettet ekstremt detaljerede 3D-modeller for landingsstedet. Disse videnskabsfolk sagde den 16. september 2019, at de ønsker at bruge modellerne til at forstå geografien og de geologiske egenskaber for denne uudforskede region på Mars og til at hjælpe med at planlægge roverens sti.

3D-modeller kaldes Digital Terrain Models (DTMs). De er en variation af digitale elevationsmodeller (DEM), der bruges af rumforskere til at forstå planeter, måner og asteroider. Disse særlige kort har en opløsning på cirka 25 centimeter pr. Pixel. En af forskerne, Kay Wohlfarth, præsenterede dem på sidste uges internationale astronomemøde i Genève, Schweiz.

Så hvordan blev modellerne oprettet?

En af de test 3D-modeller af terræn på Mars. Billede via TU Dortmund / NASA / JPL-Caltech / Europlanet Society.

En anden test 3D-modeller af terræn på Mars. Billede via TU Dortmund / NASA / JPL-Caltech / Europlanet Society.

Først bruger de billeder i høj opløsning af Mars 'overflade fra HiRISE-kameraet på NASA s Mars Reconnaissance Orbiter (MRO). Dette billede anvendes derefter til den klassiske stereometode til at kombinere to billeder taget fra lidt forskellige vinkler for at skabe et 3D-billede af landskabet. Men den slags stereoteknikker kan begrænses, når det kommer til støvede og sandede overflader - dybest set uden funktion - på steder som Rosalind Franklin landingssted, Oxia Planum. Af nødvendighed er landingsstedet relativt fladt for at sikre en sikker landing.

DTM'erne blev derefter yderligere forbedret ved at bruge en teknik kaldet Shape from Shading in, som intensiteten af ​​det reflekterede lys i billedet oversættes til information på overfladernes hældninger. Hældningsdata er kombineret med stereobillederne, hvilket giver en meget bedre estimering af 3D-overfladen, samtidig med at man opnår den bedst mulige opløsning i det rekonstruerede landskab.

De resulterende modeller giver forskerne et meget mere detaljeret billede af landingsregionen. Som Wohlfarth forklarede:

Med teknikken kan selv små detaljer, såsom klitrygter inde i kratre og ru grund, gengives.

Kunstnerens illustration af Rosalind Franklin rover på Mars, en del af ESAs ExoMars-mission. Billede via ESA / ATG medialab.

Marcel Hess, den første forfatter af undersøgelsen, sagde:

Vi har taget speciel omhu på interaktionen mellem lys og den Martiske overflade. Områder, der er vippet mod solen ser lysere ud, og områder, der vender væk, ser mørkere ud. Vores tilgang bruger en fælles reflektans og atmosfærisk model, der inkluderer reflektion i overfladen såvel som atmosfæriske effekter, der diffunderer og spreder lys.

Disse nye modeller vil være en stor hjælp til rover når den navigerer i landskabet og leder efter de bedste steder at studere med sin vifte af instrumenter. Rover vil ikke kun undersøge klipper og jord, det vil også være i stand til at bore op til to meter (seks fod) i undergrunden og søge efter mulige biosignaturer, kemiske spor fra tidligere liv. Prøver vil blive leveret til bordlaboratoriet til analyse.

PanCam med sine stereo- og højopløsnings-kameraer giver detaljerede visninger af interessante funktioner i både synlige og næsten infrarøde bølgelængder. Spektrometre bestemmer, hvad klipper er sammensat af, og hvor meget de blev påvirket af vand.

Roverens bor i et rent rum på Jorden i stuvet position. Boret vil være i stand til at trænge ned til to meter (seks fod) i undergrunden. Billede via ESA.

Ifølge Jorge Vago, ESAs ExoMars rover-projektforsker:

Vores rover har virkelig taget form. Vi har en utrolig kraftig videnskabelig nyttelast til at udforske Mars 'overflade og undergrund i vores søgen efter at finde biosignaturer.

ExoMars vil være en spændende mission og sammen med NASAs kommende 2020-rover, den første siden Viking-missionen i 1970'erne / 1980'erne, der ledte direkte efter bevis på livet. Rover forventes at starte en gang mellem 26. juli og 13. august 2020 på en russisk Proton-M-løfteraket, der ankommer til Mars i marts 2021.

Mere information om ExoMars-mission er tilgængelig på missionens websted.

Nederste linje: Nye 3D-modeller af Martian terræn vil hjælpe Rosalind Franklin rover med at søge efter liv på Mars i 2021.

Via Europlanet Society