Ny metode til at kortlægge månens overflade øger nøjagtigheden til hidtil usete niveauer

Månens overflade og klippeplaneter - især Mars - er af enorm interesse for alle, der forsøger at udforske vores solsystem. Overfladen skal kendes så detaljeret som muligt, for at missioner kan lande sikkert, eller for at ethvert robotfartøj kan køre hen over overfladen. Men indtil nu har metoderne til at analysere billeder fra rumfartøjer i kredsløb medført en enorm arbejdsbyrde og enorm computerkraft - med begrænsede resultater.

Det har et projekt fra Iris Fernandes ændret på. Ved at studere kalkstensformationen Stevns Klint i Danmark udviklede hun en metode til at fortolke skygger i billeder, så den nøjagtige topografi kan udtrækkes. Metoden er endnu meget hurtigere og mindre arbejdskrævende. Resultatet er nu offentliggjort Planetary and Space Science .

Udforskning af menneskets rum medfører høje sikkerhedsniveauer – så præcise billeder af terrænet er påkrævet

Topografien af ​​enhver overflade vil skabe nuancer, når sollys rammer den. Vi kan tydeligt se nuancerne på billederne af Månen, men vi kender ikke terrænets højde. Så vi kan se topografien ændrer sig, men ikke hvor meget. Det er nødvendigt at kunne se selv meget små funktioner for at sikre sikker landing eller bevægelse af en rover. For ikke at nævne astronauternes sikkerhed.

Hvis en rover ikke kan se detaljer, kan den sætte sig fast i sandoverflader eller ramme sten – og det er også af stor betydning at kunne se interessante geologiske formationer for at finde rige geologiske miljøer til forskningsformål.

Tidligere begrænsninger i topografivurdering er nu stort set blevet udryddet

Når satellitter kredser om en planet, kan de tage billeder i rimelig kvalitet af overfladen. Men for at etablere en fortolkning af den nøjagtige topografi, god nok til at lande det enormt dyre udstyr eller måske endda astronauter, mangler der stadig en masse ad hoc-oplysninger at blive behandlet.

Metoden til at bruge nuancerne eksisterede før, men den var beregningsmæssigt ineffektiv og måtte stadig stole på antagelser. Den nye metode bruger en meget mere direkte og præcis beregning, den er ikke afhængig af et helt sæt parametre, der skal føres ind i computeren, og den kan endda beregne usikkerheden og nøjagtigheden.

"Denne metode er hurtig, den er præcis og den behøver ikke at stole på nogen antagelser," siger Iris Fernandes. "Tidligere, hvis du stillede spørgsmålet:Hvor præcis er vurderingen af ​​topografien - der var virkelig ikke et tilfredsstillende svar. Nu er den præcise topografi afsløret, og vi kan endda kvantificere usikkerheden."

Videnskabelig nysgerrighed kan føre dig hen til overraskende steder

"Jeg var involveret i et projekt, hvor vi ville bruge billeder fra Stevns Klint til at modellere mønstre i overfladen. Jeg præsenterede endda denne metode på en konference i L.A. Men nuancerne gav en udfordring, fordi algoritmen 'så' nuancerne som geologiske funktioner."

"Det skabte en skævhed i modellen. Vi var nødt til at finde måder at fjerne nuancerne på for at fjerne skævheden."

"Jeg har altid været interesseret i planeter, og jeg vidste, at månens overflade blev undersøgt. Der er ikke mange forstyrrende træk på Månen, så den var ideel til at fjerne skævheden."

"Når vi filtrerede nuancerne væk, kunne vi se, hvad de så at sige 'gemte' - overfladens former," forklarer Iris Fernandes.

Opløsning af eksisterende billeder gav et nyt problem – og en ny tilgang

Da arbejdet på Månen startede, viste uoverensstemmelsen mellem de forskellige opløsninger i billeder og topografidata sig at være enorm. Et nyt problem dukkede med andre ord op. "Hvordan kunne vi kombinere forskellige datakilder i forskellige opløsninger?"

"Det præsenterede et enormt matematisk problem - og det er virkelig, hvad undersøgelsen handler om."

"Det var her, tidligere forskning var stoppet. Hvad vi gjorde anderledes end tidligere forsøg på at løse dette, var, at vi fokuserede på matematikken og indsnævrede det til en udfordrende matematisk ligning. Dybest set for at se, om denne ligning kunne løse problemet problem."

"Og det gjorde det," smiler Iris Fernandes. "Man kan sige, at vi, min vejleder, professor Klaus Mosegaard og jeg, fandt den matematiske nøgle til en dør, der havde været lukket i mange år".

Vejen frem

Fokus er nu på at forbedre metoden endnu mere. Hvor der er tilgængelige data om klippedannelse i solsystemet, såsom Månen, Mars, asteroider eller lignende, kan metoden anvendes til at udtrække præcise topografiske detaljer.

Billederne, der bruges til denne opgave, kan være billeder fra satellitter eller endda selve roverne, som i øjeblikket er på jorden på Mars – eller enhver mobil robot i fremtiden.

Formålet med at opnå korrekt topografisk analyse kan være forskellige, det kan være sikkerheden for udstyret eller astronauter eller finde geologisk interessante steder.

Der er med andre ord en bred vifte af anvendelsesmuligheder. "Det er en slags computervision-ting," siger Iris Fernandes. "Når for eksempel en robot har en form for maskineri til at interagere med miljøet, kan metoden hjælpe med navigation eller 'øje-hånd-koordination', fordi den er mindre beregningsmæssig 'tung' og dermed hurtigere."

"Jeg spekulerer bare nu, men et interessant træk kunne være at vurdere rundheden af ​​små sten for at finde tidligere tilstedeværelse af vand."

"Metoden viser data for os som mennesker på en måde, som vi forstår intuitivt - som billeder af stenenes rundhed, som er meget let at fortolke." + Udforsk yderligere

Det nøjagtige punkt på månens sydpol