Нова техніка забезпечує безпрецедентну точність картографування Місяця

Дослідники з Університету Брауна удосконалили техніку форми від затінення для картографування Місяця, зробивши процес швидшим і більш детальним. Цей прогрес допоможе безпечніше та ефективніше планувати місію, особливо для цільових областей, таких як південний полюс Місяця. Нове дослідження може допомогти переосмислити те, як вчені складають карту поверхні Місяця, зробивши процес більш раціональним і точним, ніж будь-коли раніше.

Опубліковане 28 травня в Planetary Science Journal дослідження вчених Брауна Бенджаміна Ботрайта та Джеймса Хеда описує вдосконалення техніки картографування під назвою «форма із затінення». Ця техніка використовується для створення детальних моделей місячного рельєфу, контурів кратерів, хребтів, схилів та інших поверхневих небезпек. Аналізуючи те, як світло потрапляє на різні поверхні Місяця, це дозволяє дослідникам оцінити тривимірну форму об’єкта або поверхні на основі сукупності двовимірних зображень.

Підвищення безпеки та дослідження Місяця

Точні карти можуть допомогти планувальникам місій на Місяць визначити безпечні місця посадки та райони наукового інтересу, що зробить операції місії більш плавними та успішними.

«Це допомагає нам скласти краще уявлення про те, що там насправді», — сказав Боутрайт, докторський науковий співробітник Департаменту наук про Землю, навколишнє середовище та планети Брауна та провідний автор нової статті. «Нам потрібно зрозуміти рельєф поверхні Місяця, де немає так багато світла, як-от затінені ділянки південного полюса Місяця, куди спрямовані місії NASA Artemis . Це дозволить програмному забезпеченню для автономної посадки здійснювати навігацію та уникати небезпек, таких як великі камені та валуни, які можуть загрожувати місії. З цієї причини вам потрібні моделі, які відображають топографію поверхні з якомога вищою роздільною здатністю, тому що чим більше деталей, тим краще».

Оптимізація процесу картографування

Однак процес розробки точних карт є трудомістким і має обмеження, коли мова йде про складні умови освітлення, неточну інтерпретацію тіней і обробку мінливості рельєфу. Удосконалення техніки «форма із затінення» дослідників Брауна спрямоване на вирішення цих проблем.

У дослідженні вчені пояснюють, як передові комп’ютерні алгоритми можна використовувати для автоматизації більшої частини процесу та значного підвищення роздільної здатності моделей. За словами дослідників, нове програмне забезпечення дає місячним вченим інструменти для створення більших карт поверхні Місяця, які містять більш дрібні деталі.

Передові технології картографування Місяця

«Форма із затінення вимагає, щоб зображення, які ви використовуєте, були ідеально вирівняні одне з одним, щоб об’єкт на одному зображенні знаходився в тому самому місці на іншому зображенні, щоб створити ці шари інформації, але поточні інструменти цього не роблять. у такому місці, де ви можете просто надати йому купу зображень, і він виплюне ідеальний продукт», – сказав Ботрайт. «Ми запровадили алгоритм вирівнювання зображень, де він вибирає елементи на одному зображенні та намагається знайти ті самі характеристики на іншому, а потім вирівнює їх, щоб вам не довелося сидіти вручну, відстежуючи точки інтересу на кількох зображеннях, що забирає багато годин і сил мозку».

Дослідники також запровадили алгоритми контролю якості та додаткові фільтри для зменшення викидів у процесі вирівнювання — інструменти, які гарантують, що вирівняні зображення справді збігаються, і видаляють зображення, які також не вирівнюються. Вибираючи лише ті зображення, які придатні для використання, це покращує якість і підвищує точність аж до субметрової роздільної здатності. Швидкість також дозволяє досліджувати більші площі поверхні, збільшуючи виробництво цих карт.

Порівняння та майбутні застосування

Дослідники оцінили точність своїх карт, порівнюючи їх з іншими існуючими топографічними моделями, шукаючи розбіжності або помилки в характеристиках місячної поверхні. Вони виявили, що карти, створені за допомогою вдосконаленого методу форми від затінення, були більш точними порівняно з картами, отриманими за допомогою традиційних методів, показуючи більш тонкі особливості та варіації рельєфу місячної поверхні.

Для дослідження дослідники в основному використовували дані лазерного альтиметра Lunar Orbiter і камери Lunar Reconnaissance Orbiter, інструментів на борту Lunar Reconnaissance Orbiter NASA, який обертається навколо Місяця з 2009 року.

Вчені планують використовувати своє досконале програмне забезпечення для створення місячних карт, і вони сподіваються, що інші також використовуватимуть його у своїх зусиллях з моделювання. Ось чому вони використовували алгоритми з відкритим кодом для створення інструменту.

Вплив на дослідження Місяця

«Ці нові картографічні продукти значно кращі, ніж ті, які ми мали під час планування розвідки під час місій «Аполлон», і вони значно покращать планування місій і наукову віддачу для «Артеміди» та роботизованих місій», — сказав Хед, професор геологічних наук у Брауні, який працював у програмі «Аполлон».

Дослідники сподіваються, що новий інструмент посилить нинішній інтерес до науки та дослідження Місяця, який відбувається в NASA та космічних агентствах по всьому світу.

«Зробивши інструменти такого типу доступними для всіх, можна отримати величезну кількість інформації», — сказав Ботрайт. «Це егалітарний спосіб займатися наукою».