Bilim insanları, gölgelendirmeden şekil alma tekniğinde, Ay yüzeyinin haritalanmasının etkinliğini ve doğruluğunu büyük ölçüde artıran geliştirmeler geliştirdiler. Bu yenilik, özellikle Ay’ın güney kutbu gibi zorlu araziler için daha ayrıntılı haritalar sunarak görev planlamacılara yardımcı oluyor. Ay yüzeyindeki Uluslararası Astronomi Birliği (IAU) Krateri 302’yi gösteren bu eğik görüntü, 1969 yılının Mayıs ayında Apollo 10 astronotları tarafından fotoğraflandı. Kredi: NASA
Brown Üniversitesi’ndeki araştırmacılar, Ay’ın haritasını çıkarmak için gölgelendirmeden şekil tekniğini geliştirerek süreci daha hızlı ve daha ayrıntılı hale getirdi. Bu ilerleme, özellikle Ay’ın güney kutbu gibi hedeflenen alanlar için daha güvenli ve etkili görev planlamasına yardımcı olacak.
Yeni bir araştırma çalışması, bilim adamlarının Ay’ın yüzeyini nasıl haritalandırdığını yeniden tanımlamaya yardımcı olabilir ve bu da süreci her zamankinden daha akıcı ve hassas hale getirebilir.
28 Mayıs’ta yayınlandı Gezegen Bilimi DergisiBrown akademisyenleri Benjamin Boatwright ve James Head tarafından yapılan araştırma, gölgelendirmeden şekil adı verilen bir haritalama tekniğindeki geliştirmeleri anlatıyor. Bu teknik, ay arazisinin ayrıntılı modellerini oluşturmak, kraterleri, sırtları, eğimleri ve diğer yüzey tehlikelerini özetlemek için kullanılıyor. Işığın Ay’ın farklı yüzeylerine çarpma şeklini analiz ederek araştırmacıların, iki boyutlu görüntülerin birleşiminden bir nesnenin veya yüzeyin üç boyutlu şeklini tahmin etmesine olanak tanır.
Ay Güvenliğinin ve Keşiflerinin Geliştirilmesi
Doğru haritalar, ay görevi planlayıcılarının güvenli iniş noktalarını ve bilimsel ilgi alanlarını belirlemelerine yardımcı olarak görev operasyonlarını daha sorunsuz ve başarılı hale getirebilir.
Brown’un Dünya, Çevre ve Gezegen Bilimleri Bölümü’nde doktora sonrası araştırmacı ve yeni makalenin baş yazarı Boatwright, “Orada gerçekte ne olduğuna dair daha iyi bir fikir edinmemize yardımcı oluyor” dedi. “Ay’ın güney kutbunun gölgeli alanları gibi çok fazla ışığın olmadığı Ay’ın yüzey topoğrafyasını anlamamız gerekiyor. NASA‘nin Artemis misyonları hedefleniyor. Bu, otonom iniş yazılımının gezinmesine ve görevi tehlikeye atabilecek büyük kayalar ve kayalar gibi tehlikelerden kaçınmasına olanak tanıyacak. Bu nedenle yüzeyin topoğrafyasını mümkün olduğu kadar yüksek çözünürlükte haritalandıran modellere ihtiyacınız var çünkü ne kadar fazla ayrıntıya sahipseniz o kadar iyi.”
Ina düzensiz kısrak yaması için önceden var olan modeller (A, C, D), çalışmadaki daha ayrıntılı ve daha keskin gölgeleme modelleriyle (B, E) karşılaştırıldığında. Katkıda bulunanlar: B.Boatwright, NASA/Goddard Uzay Uçuş Merkezi/Ames Araştırma Merkezi
Haritalama Sürecini Kolaylaştırma
Ancak hassas haritalar geliştirme süreci emek yoğundur ve karmaşık aydınlatma koşulları, hatalı gölge yorumlaması ve arazi değişkenliğinin ele alınması söz konusu olduğunda sınırlamalara sahiptir. Brown araştırmacılarının gölgelemeden şekil alma tekniğindeki iyileştirmeleri bu sorunların çözümüne odaklanıyor.
Bilim adamları, çalışmada gelişmiş bilgisayar algoritmalarının sürecin çoğunu otomatikleştirmek ve modellerin çözünürlüğünü önemli ölçüde artırmak için nasıl kullanılabileceğini özetlemektedir. Araştırmacılar, yeni yazılımın Ay bilim adamlarına, daha ince ayrıntılar içeren Ay yüzeyinin daha büyük haritalarını çok daha hızlı bir şekilde oluşturma araçları sağladığını söylüyor.
Ay Haritalamasında İleri Teknoloji
“Gölgelemeden şekil almak, kullandığınız görüntülerin birbiriyle mükemmel şekilde hizalanmasını gerektirir; böylece bir görüntüdeki bir özellik, bu bilgi katmanlarını oluşturmak için başka bir görüntüde tam olarak aynı yerde bulunur, ancak mevcut araçlar bu şekilde değildir. Boatwright, “Ona bir sürü görüntü verebileceğiniz ve mükemmel bir ürün ortaya çıkarabileceğiniz bir yer.” dedi. “Bir görüntüdeki özellikleri seçip diğerinde de aynı özellikleri bulmaya çalıştığı ve ardından bunları sıraladığı bir görüntü hizalama algoritması uyguladık; böylece birden fazla görüntüdeki ilgi noktalarını manuel olarak takip etmek zorunda kalmıyorsunuz. çok fazla saat ve beyin gücü gerektiriyor.”
Araştırmacılar ayrıca hizalama sürecindeki aykırı değerleri azaltmak için kalite kontrol algoritmaları ve ek filtreler uyguladılar; hizalanmış görüntülerin gerçekten eşleştiğinden emin olmak ve hizalanmayan görüntüleri de kaldırmak için araçlar. Yalnızca kullanılabilir hale gelen görüntülerin seçilmesi kaliteyi artırır ve hassasiyeti metre altı çözünürlüklere kadar düşürür. Hız ayrıca daha geniş yüzey alanlarının incelenmesine olanak tanıyarak bu haritaların üretimini artırır.
Karşılaştırma ve Gelecekteki Uygulamalar
Araştırmacılar değerlendirdi kesinlik haritalarını diğer mevcut topoğrafik modellerle karşılaştırarak, ay yüzeyi özelliklerindeki tutarsızlıkları veya hataları arayarak inceliyor. Geliştirilmiş gölgeleme yöntemi kullanılarak oluşturulan haritaların, geleneksel tekniklerden elde edilenlere kıyasla daha kesin olduğunu ve Ay yüzeyi arazisinin daha incelikli özelliklerini ve varyasyonlarını gösterdiğini buldular.
Araştırma için araştırmacılar öncelikle, 2009’dan bu yana Ay’ın yörüngesinde bulunan NASA’nın Lunar Reconnaissance Orbiter’ındaki araçlar olan Lunar Orbiter Lazer Altimetre ve Lunar Reconnaissance Orbiter Kamerasından elde edilen verileri kullandılar.
Bilim insanları, geliştirilmiş gölgelendirmeden şekil alma yazılımlarını ay haritaları oluşturmak için kullanmayı planlıyor ve başkalarının da bunu modelleme çalışmalarında kullanacağını umuyorlar. Bu yüzden kullandılar açık kaynaklı algoritmalar aracı üretmek.
Ay Keşiflerine Etkisi
Brown’da jeoloji bilimleri profesörü olan Head, “Bu yeni harita ürünleri, Apollo misyonları sırasındaki keşif planlamasında sahip olduğumuzdan önemli ölçüde daha iyi ve Artemis ve robotik misyonlar için görev planlamasını ve bilimsel geri dönüşünü çok geliştirecekler” dedi. Apollo programında çalıştı.
Araştırmacılar, yeni aracın NASA’da ve dünya çapındaki uzay ajanslarında Ay’ın bilimi ve keşfine yönelik mevcut ilgiye katkıda bulunacağını umuyor.
Boatwright, “Bu tür araçları herkes için erişilebilir hale getirerek elde edilecek çok sayıda bilgi var” dedi. “Bu, bilim yapmanın eşitlikçi bir yoludur.”
Referans: “LOLA ve LROC NAC Dijital Yükseklik Modellerinin Gölgelendirmeden Şekil İyileştirmesi: Ay’ın Yaklaşan İnsan ve Robotik Keşiflerine Uygulamalar”, Benjamin D. Boatwright ve James W. Head, 28 Mayıs 2024, Gezegensel Bilim Dergisi.
DOI: 10.3847/PSJ/ad41b4
Çalışma NASA Goddard Uzay Uçuş Merkezi tarafından desteklendi.