מדענים פיתחו שיפורים לטכניקת הצורה-מהצללה, שיפרו מאוד את היעילות והדיוק של מיפוי פני הירח. חידוש זה מסייע למתכנני משימות על ידי מתן מפות מפורטות יותר, במיוחד עבור שטחים מאתגרים כמו הקוטב הדרומי של הירח. נוף אלכסוני זה המציג את מכתש האיחוד האסטרונומי הבינלאומי (IAU) 302 על פני הירח צולם על ידי האסטרונאוטים אפולו 10 במאי 1969. קרדיט: נאס"א
חוקרים מאוניברסיטת בראון שיפרו את טכניקת הצורה מהצללה למיפוי הירח, והפכו את התהליך למהיר ומפורט יותר. התקדמות זו תסייע לתכנון משימות בטוח ויעיל יותר, במיוחד עבור אזורים ממוקדים כמו הקוטב הדרומי של הירח.
מחקר חדש עשוי לעזור להגדיר מחדש כיצד מדענים ממפים את פני הירח, מה שהופך את התהליך ליותר יעיל ומדויק מאי פעם.
פורסם ב-28 במאי ב- כתב עת למדע פלנטרי, המחקר של חוקרי בראון בנג'מין בואטרייט וג'יימס הד מתאר שיפורים לטכניקת מיפוי הנקראת צורה מהצללה. הטכניקה משמשת ליצירת מודלים מפורטים של שטח ירח, מתאר מכתשים, רכסים, מדרונות וסכנות פני השטח אחרות. על ידי ניתוח האופן שבו האור פוגע במשטחים שונים של הירח, הוא מאפשר לחוקרים להעריך את הצורה התלת מימדית של עצם או משטח מהרכבים של תמונות דו-ממדיות.
שיפור בטיחות הירח וחקר
מפות מדויקות יכולות לעזור למתכנני משימות הירח לזהות נקודות נחיתה בטוחות ואזורים בעלי עניין מדעי, ולהפוך את פעולות המשימה לחלקות ומוצלחות יותר.
"זה עוזר לנו ליצור רעיון טוב יותר של מה שבעצם יש שם", אמר Boatwright, חוקר פוסט-דוקטורט במחלקה למדעי כדור הארץ, הסביבה והפלנטריה של בראון והמחבר הראשי של המאמר החדש. "אנחנו צריכים להבין את הטופוגרפיה פני השטח של הירח שבו אין כל כך הרבה אור, כמו האזורים המוצללים של הקוטב הדרומי של הירח שבו נאס"אמשימות ארטמיס מכוונות. זה יאפשר לתוכנת נחיתה אוטונומית לנווט ולהימנע מסכנות, כמו סלעים גדולים וסלעים, שעלולים לסכן משימה. מסיבה זו, אתה צריך מודלים שממפים את הטופוגרפיה של פני השטח ברזולוציה גבוהה ככל האפשר, כי ככל שיש לך יותר פרטים, כך ייטב".
מודלים קיימים מראש לטלאי הסוסה הבלתי סדיר של Ina (A, C, D) בהשוואה למודלים מפורטים יותר וחדים יותר של צורה-מהצללה מהמחקר (B, E). קרדיט: B.Boatwright, נאס"א/מרכז טיסות החלל גודארד/מרכז המחקר איימס
ייעול תהליך המיפוי
תהליך פיתוח מפות מדויקות, לעומת זאת, הוא עתיר עבודה ויש לו מגבלות בכל הנוגע לתנאי תאורה מורכבים, פרשנות לא מדויקת של צללים וטיפול בשונות בשטח. השיפורים של חוקרי בראון בטכניקת הצורה מהצללה מתמקדים בטיפול בבעיות אלו.
החוקרים מתארים במחקר כיצד ניתן להשתמש באלגוריתמי מחשב מתקדמים כדי להפוך חלק גדול מהתהליך לאוטומטי ולהגביר משמעותית את הרזולוציה של המודלים. התוכנה החדשה מעניקה למדעני ירח את הכלים ליצור מפות גדולות יותר של פני הירח המכילות פרטים עדינים יותר בקצב מהיר בהרבה, אומרים החוקרים.
טכנולוגיה מתקדמת במיפוי ירח
"צורה מהצללה מחייבת שהתמונות שבהן אתה משתמש יהיו מיושרות זו עם זו בצורה מושלמת, כך שתכונה בתמונה אחת תהיה בדיוק באותו מקום בתמונה אחרת כדי לבנות את שכבות המידע האלה, אבל הכלים הנוכחיים אינם די במקום שבו אתה יכול פשוט לתת לו צרורות של תמונות וזה יפלוט מוצר מושלם", אמר Boatwright. "הטמענו אלגוריתם יישור תמונה שבו הוא בוחר תכונות בתמונה אחת ומנסה למצוא את אותן תכונות בתמונה השנייה ואז ליישר אותן, כך שלא תצטרך לשבת שם ידנית ולעקוב אחר נקודות עניין על פני מספר תמונות, אשר לוקח הרבה שעות וכוח מוח."
החוקרים גם יישמו אלגוריתמים של בקרת איכות ומסננים נוספים כדי להפחית חריגים מתהליך היישור – כלים להבטיח שהתמונות המיושרות אכן תואמות ולהסיר תמונות שאינן מתיישרות גם כן. רק על ידי בחירת תמונות שבסופו של דבר ניתנות לשימוש, זה משפר את האיכות ומוריד את הדיוק עד לרזולוציות של מד משנה. המהירות גם מאפשרת לבחון שטחי פנים גדולים יותר, מה שמגביר את ייצור המפות הללו.
השוואה ויישומים עתידיים
החוקרים העריכו את דיוק של המפות שלהם על ידי השוואתן למודלים טופוגרפיים קיימים אחרים, תוך חיפוש אחר אי התאמות או שגיאות בתכונות פני הירח. הם גילו שהמפות שנוצרו באמצעות שיטת הצורה המעודנת שלהם מהצללה היו מדויקות יותר בהשוואה לאלו שנגזרו מטכניקות מסורתיות, והראו תכונות עדינות יותר ווריאציות של פני השטח של הירח.
לצורך המחקר, החוקרים השתמשו בעיקר בנתונים מ-Lunar Orbiter Laser Altimeter ו-Lunar Reconnaissance Orbiter Camera, מכשירים על סיפון Lunar Reconnaissance Orbiter של נאס"א, המקיף את הירח מאז 2009.
המדענים מתכננים להשתמש בתוכנת הצורה המעודנת שלהם להצללה כדי לייצר מפות ירח, והם מקווים שאחרים ישתמשו בה גם במאמצי הדוגמנות שלהם. זו הסיבה שהם השתמשו באלגוריתמים של קוד פתוח כדי לייצר את הכלי.
השפעה על חקר הירח
"מוצרי המפה החדשים האלה טובים משמעותית ממה שהיה לנו בתכנון חיפושים במהלך משימות אפולו, והם ישפרו מאוד את תכנון המשימה והתמורה המדעית למשימות ארטמיס ומשימות רובוטיות", אמר ראש, פרופסור למדעי הגיאולוגיה בבראון. עבד בתוכנית אפולו.
החוקרים מקווים שהכלי החדש יוסיף לעניין הנוכחי במדע ובחקר הירח המתרחש בנאס"א ובסוכנויות חלל ברחבי העולם.
"יש שפע של מידע שניתן להשיג מהפיכת כלים מסוג זה לנגישים לכולם", אמר בואטרייט. "זו דרך שוויונית לעשות מדע."
העבודה נתמכה על ידי מרכז טיסות החלל גודארד של נאס"א.
