Uruchomienie łazika marsjańskiego NASA: bliższe spojrzenie na jego rekordowe kamery

• Porównanie
• Ćwiczenia
• Uruchomienie łazika marsjańskiego NASA: bliższe spojrzenie na jego rekordowe kamery

Mars Perseverance Rover NASA wystartował pomyślnie i jest wyposażony w rekordową liczbę kamer, które pomagają mu szukać oznak życia na Czerwonej Planecie. Sześciokołowy robot, który jest następcą marsjańskiego łazika Curiosity, wystartował z bazy sił powietrznych Cape Canaveral na Florydzie i ma wylądować na powierzchni Marsa 18 lutego 2021 r. Jego młodszy brat wylądował na Marsie w sierpniu 2012 i pozostaje tam, prowadząc badania do dziś, żywiąc się radioaktywnym izotopowym źródłem energii. Dlaczego więc NASA wysłała na Marsa kolejny łazik i co jest takiego specjalnego w wielu kamerach potrzebnych do podróży? Przyjrzeliśmy się bliżej ich technologii obrazowania i niektóre z nich mają zaskakująco wiele wspólnego z naziemną kamerą w Twojej kieszeni…

Wytrwałość kontra ciekawość: ulepszenia aparatu

Marsjański łazik Perseverance ma ten sam urok Wall-E co Curiosity, ale technologia w środku jest zupełnie inna. Curiosity ma 17 kamer, Perseverance 23, z których cztery służą do dokumentowania procesu lądowania, a także spadochron, który pomoże temu niezwykłemu „samochodowi” bezpiecznie wylądować. Później zbadamy, co robią te 23 aparaty, ale najpierw należy zwrócić uwagę na podstawowe ulepszenia technologiczne.

(Źródło: NASA) Curiosity używa czarno-białych kamer 1 MP do robienia niesamowitych zdjęć, które można regularnie oglądać na stronie internetowej NASA. Z drugiej strony Perseverance ma czujniki koloru 20 MP, znacznie bliższe rozdzielczości telefonu lub aparatu. Oznacza to, że możesz robić zdjęcia bez metody łączenia wielokrotnej ekspozycji stosowanej przez Curiosity. Niektóre z jego kamer mają również obiektywy o szerszym kącie, co pozwala uchwycić więcej marsjańskiego krajobrazu bez panoramowania. „Nasze poprzednie kamery nawigacyjne wykonywały wiele zdjęć i łączyły je ze sobą” — mówi Colin McKinney z JPL, kierownik ds. dostarczania produktów w jednej z rodzin aparatów Perseverance. „Dzięki szerszemu polu widzenia uzyskujemy tę samą perspektywę w jednym ujęciu”.

tryb portretowy na Marsie

Dlaczego stary łazik marsjański ma materiał o niskiej rozdzielczości, wyglądający staroświecko nawet na rok 2012? Oczywiście Curiosity było w fazie rozwoju na długo przed premierą, ale trzeba było również wziąć pod uwagę wydajność danych. Nie możesz po prostu zrobić zdjęć przez Bluetooth lub AirDrop powierzchni Marsa na Florydzie. Nawet z Bluetooth 5.0. NASA złagodziła ten problem, używając statków kosmicznych na orbicie wokół Marsa jako nadajników danych. Mars Reconnaissance Orbiter MAVEN i Trace Gas Orbiter Europejskiej Agencji Kosmicznej będą w ten sposób wspierać łazik Perseverance przez dwa lata, czyli początkowy okres jego misji.

(Źródło zdjęcia: NASA) Kamery Perseverance znacznie częściej wykorzystują stereoskopię. W tym przypadku dwie kamery są umieszczone blisko siebie, ale w wystarczającej odległości między nimi, aby uzyskać nieco inny widok sceny. Różnice te są analizowane w celu stworzenia mapy głębi 3D, która może odróżnić bliskie obiekty od odległych obiektów i stworzyć trójwymiarowe obrazy. Wiele smartfonów wykorzystuje tę samą technikę w swoich trybach „Portret”, które rozmywają tło, aby naśladować efekt obiektywu typu lustrzanka cyfrowa o dużej aperturze. Dla tych z nas, którzy wolą czytać blog NASA niż robić sobie selfie, oznacza to, że możemy spodziewać się niesamowitych kolorowych zdjęć powierzchni Marsa w pierwszej osobie, które możemy oglądać za pomocą zestawów słuchawkowych, wirtualnej rzeczywistości lub Google Cardboard. To oczywiście nie jest jego właściwa rola. 23 kamery i dwa mikrofony to oczy i uszy Perseverence. „Poczujesz powietrze wokół siebie, zobaczysz i zeskanujesz horyzont, po raz pierwszy usłyszysz planetę z mikrofonami na powierzchni, poczujesz to podczas pobierania próbek do buforowania” – mówi Thomas Zurbuchen, zastępca administratora Dyrekcji Misji Naukowych w NASA. . Kamery te można podzielić na kilka kategorii. Jest tylko kilka, które rejestrują proces lądowania, którego, jeśli wszystko pójdzie dobrze, możemy spodziewać się 18 lutego 2021 r. Następnie są kamery nawigacyjne i do wykrywania zagrożeń, a także ich „kamery naukowe”. To są oczy narzędzi śledczych Perseverance, takich jak ramię robota. Przyjrzyjmy się bliżej działaniu niektórych z nich.

Głowa łazika marsjańskiego

Materiał filmowy, który zobaczymy w Perseverance, prawdopodobnie pochodzi z odpowiednika „głowy” łazika, gdyby była to postać Pixara. Dwa zestawy 20-megapikselowych kamer nawigacyjnych znajdują się po obu stronach głowy głównego masztu Perseverance. Zostaną one wykorzystane przez inżynierów zespołu do znalezienia bezpiecznych ścieżek dla łazika i będą miały ostrość widzenia, aby „zauważyć piłeczkę golfową z odległości 82 stóp”, według NASA. Można to zrobić za pomocą jednostek Mastcam-Z, które znajdują się tuż obok tych 20-megapikselowych kamer „gałek ocznych”.

(Źródło zdjęcia: NASA) Część „Z” reprezentuje powiększenie. Wewnątrz korpusu znajdują się dwie grupy soczewek zmiennoogniskowych, oferujące ogniskowe od 28 do 100 mm, porównywalne z dużymi obiektywami do lustrzanek cyfrowych. Mogą skupiać się na obiektach oddalonych o zaledwie dwa metry, a ich piksele o wielkości 7.4 mikrona nie są zbyt odległe od rozdzielczości Sony Alpha A7S III (8.4 mikrona). Rozdzielczość jest znacznie niższa, przy 2 MP (maksymalny rozmiar obrazu 1600x1200), ale połączenie kamery szerokokątnej i zoomu daje jednostce głównej Perseverance niezwykle wszechstronny widok marsjańskiego środowiska. Widzisz tę część o tych kamerach, która wygląda trochę jak projektor do kina domowego? To jest SuperCam Wytrwałości. Pomimo ekscytującej nazwy, nie jest to tradycyjny aparat fotograficzny. SuperCam wykorzystuje laser do skanowania skał i brudu, skupiając się na celu mniejszym niż czubek ołówka.

(Źródło zdjęcia: NASA) Wytrwałość ma również dwa rzędy szerokokątnych kamer ostrzegawczych, które pozwalają inżynierom widzieć wokół stóp Rovera. Cztery takie aparaty znajdują się z przodu i dwa z tyłu. Można o nich myśleć trochę jak o czujnikach parkowania w samochodzie. Zobaczą skały i gruz niewidoczny dla kamer na głównym maszcie i mogą działać jako przewodnik wskazujący, gdzie skierować czujniki na ramieniu robota.

Podstawowe mój drogi Watsonie

NASA nie boi się pozwolić sobie na dziwne odniesienie do geeków. WATSON i SHERLOC to dwa zestawy czujników sprzętowych na ramieniu robota Perseverance. SHERLOC to spektrometr, który wykorzystuje laser głębokiego ultrafioletu do analizy obiektów na powierzchni Marsa, wspomagany przez kamerę WATSON.

(Źródło: NASA) Zapewnia to szerszy, bardziej przyjazny dla użytkownika widok tego, na co patrzą wysoce skupione czujniki SHERLOC. NASA twierdzi, że WATSON jest „prawie identyczny” z kamerą MAHLI używaną w starym łaziku Curiosity. Jest to kamera o rozdzielczości 1600 x 1200 (2 MP) z powiększającym polem widzenia, pozwalająca patrzeć na obiekty z odległości nawet 18,3 mm. Możesz także nagrywać wideo 720p.

Co dalej z łazikiem marsjańskim NASA?

Łazik Perseverance wyląduje w kraterze Jezero na Marsie, który ma średnicę 49 km. Wybrano to miejsce, ponieważ uważa się, że jest to miejsce, w którym kiedyś znajdował się zbiornik wodny. „Jedynym sposobem, w jaki mógł uformować się geometrycznie, było jezioro” – powiedział NY Times planetolog z NASA, dr Caleb Fassett. Temperatury w nocy w kraterze spadają do minus 130 stopni Fahrenheita (minus 90 stopni Celsjusza), więc miejmy nadzieję, że trafnie nazwana wytrwałość przybrała płaszcz. Łazik spędzi na Marsie „co najmniej rok”, co jest warte prawie dwa nasze ziemskie lata, szukając oznak życia mikrobiologicznego oraz zbierając glebę i próbki. Będą one przechowywane w zamkniętych tubach. Używana jest tu również inna kamera: CacheCam patrzy w rurę, gdy zbierany jest materiał marsjański, aby zarejestrować proces. Jedną z najnowszych ekscytujących technologii jest to, że Rover będzie miał również drona helikoptera, znanego jako Wit. Będzie to „pierwszy samolot, który podejmie próbę lotu kontrolnego na innej planecie”. A dzięki opóźnieniom transmisji ograniczone instrukcje wydawane przez inżynierów będą zaplanowane na długo przed faktycznym wykonaniem lotu. Perseverance to 1.025-kilogramowy, 3-metrowy samochód kosmiczny o wartości 2.4 miliarda euro. Miejmy nadzieję, że bezpiecznie dotrze na Marsa.