Tidsrejsende ESA-hold udforsker en virtuel måne

Hvis nogen havde set Apollo 15's Falcon Lunar Module på vej ned ved siden af ​​månens Appenin-bjerge i 1971, så er det, hvad de ville have set. ESA forskere, arbejder med det britiske firma Timelab Technologies, genskaber historiske missioner til månen i high-definition 360 virtual reality, som en måde at få ny indsigt fra gamle instrumentdata – samt hjælpe med at planlægge nye missioner for senere dette årti.

Apollo 15 var blandt de mest ambitiøse af de seks månelandinger, krydser en bjergkæde, der rejser sig højere end Himalaya, før den lander ved siden af ​​Hadley Rille, en aflang canyon-lignende kanal.

"Vi besøger disse missioner igen for at genskabe deres detaljerede holdningshistorie som en måde at genanalysere forskellige videnskabelige målinger, de har foretaget, såsom optisk billeddannelse eller røntgenspektroskopi, " forklarer ESA-projektforsker Erik Kuulkers. "Ved at kombinere positioneringsdata med en meget detaljeret digital højdemodel af månens overflade, vi kan vide præcis, hvad instrumenterne pegede på, mens de registrerer deres resultater.

"Til at begynde med valgte vi Apollo 15 som den første af de videnskabsfokuserede bemandede "J-type missioner" til månen, som bar yderligere videnskabelig nyttelast – inklusive fjernmålingsinstrumenter til at observere månens overflade fra Command Service Module (CSM) i kredsløb – til længere ophold. Derudover har vi simuleret ESA's 2003 SMART-1 til månen, som testede solar elektrisk fremdrift, mens de udførte videnskabelige observationer af månens overflade."

Projektet, baseret på ESA's ESAC astronomicenter i Spanien, gør brug af specialistsoftware kaldet SPICE, bruges til at planlægge og fortolke planetobservationer. Navnet er et resumé af dets funktionalitet:"S" for rumfartøjer, "P" for planet (eller mere generelt mållegeme), "Jeg ønsker instrumentinformation, "C" står for orienteringsinformation og "E" for begivenheder, betyder missionsaktiviteter, både planlagt og uplanlagt.

Mens softwaren er udviklet af NASAs Jet Propulsion Laboratory, ESA driver sin egen SPICE Service hos ESAC, og bruger det til at planlægge observationer og analysere data til missioner som Mars Express, Venus Express, Rosetta, ExoMars Trace Gas Orbiter og ESA-JAXA BepiColombo til Mercury – inklusive simulering af dens nylige forbiflyvning. Dette nye projekt viser, at en tilsvarende analyse kan udføres for stadig ældre missioner.

ESA SPICE Serviceingeniør Alfredo Escalante López forklarer:"For Apollo 15, dens kredsløb om månen blev konstrueret ved at tage positioner og hastigheder optaget i hjælpedata fra gammastrålespektrometeret, studerer sammensætningen af ​​månens overflade. Derefter blev pegningen af ​​instrumenterne udledt ved hjælp af yderligere holdningsinformation fra et andet instrument, røntgenfluorescensspektrometeret.

"Disse to instrumenter blev monteret sammen i Scientific Instrument Module (SIM) i CSM. For at kontrollere nøjagtigheden af ​​vores rekreation fortsatte vi med at sammenligne billeder indsamlet af kortlægningskameraet med synligt lys, også i SIM-kortet med vores kunstigt genererede visninger.

"Den samme ende-til-ende-proces blev anvendt på SMART-1 orbiteren, hvilket resulterer i realtidsgengivelse af månens overflade, der kunne sammenlignes med billederne taget på det tidspunkt af Advanced Moon micro-Imager Experiment, AMIE, ombord på rumfartøjet."

Månens digitale højdemodel, der anvendes til dette projekt, er af den højest mulige nøjagtighed, ned til en minimumsopløsning på kun 5 m, combining terrain elevation measurements from laser altimeters aboard NASA's Lunar Reconnaissance Orbiter and the Japan Exploration Aerospace Agency's Kaguya with optical views from LRO's Wide and Narrow Angle Cameras.

"Getting to know the moon so well is of much more than simply historical interest, " adds ESA operations scientist Simone Migliari.

"ESA's Pilot navigation system will use feature tracking techniques akin to facial recognition software to guide future missions down to some of the most challenging terrain on the moon. This will start with Russia's Luna-27, headed to the south polar region in 2025, where it will carry an ESA-made payload called Prospect, with a robotic drill to search out lunar water ice and resources."

The team have also visualized key aspects of the missions they're studying in high-precision 3-D scenarios for public consumption, including Apollo 15's lunar orbit, its LM landing and a drive around the landing site on the Lunar Rover.

ESA SPICE Service coordinator Marc Costa Sitjà says:"We aim to provide new ways of displaying and validating scientific measurements, while also offering a new immersive way for the general public to relive the excitement of these legacy missions."