Yeni teknik, ay yüzeyinin daha kesin haritalarını sunuyor

Brown Üniversitesi araştırmacıları tarafından yapılan yeni bir çalışma, bilim adamlarının ayın yüzeyini nasıl haritalandırdığını yeniden tanımlamaya yardımcı olabilir ve bu da süreci her zamankinden daha akıcı ve hassas hale getirebilir.

Yayınlanan içinde 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 ayın farklı yüzeylerine çarpma şeklini analiz ederek araştırmacıların, iki boyutlu görüntülerin birleşiminden bir nesnenin veya yüzeyin üç boyutlu şeklini tahmin etmesine olanak tanır.

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. “NASA’nın Artemis misyonlarının hedeflediği Ay’ın güney kutbunun gölgeli alanları gibi, çok fazla ışığın olmadığı Ay’ın yüzey topoğrafyasını anlamamız gerekiyor.

“Bu, otonom iniş yazılımının, görevi tehlikeye atabilecek büyük kayalar ve kayalar gibi tehlikelerden kaçınmasına ve bu tehlikelerden kaçınmasına olanak tanıyacak. Bu nedenle, yüzeyin topoğrafyasını mümkün olduğu kadar yüksek çözünürlükte haritalayan modellere ihtiyacınız var çünkü daha fazla ayrıntı sahip olursan o kadar iyi.”

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.

“Gölgelemeden şekil almak, kullandığınız görüntülerin birbirleriyle 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 sadece 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.

Araştırmacılar, haritalarının doğruluğunu, onları mevcut diğer topografik modellerle karşılaştırarak, ay yüzeyi özelliklerindeki tutarsızlıkları veya hataları arayarak değerlendirdiler. 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 etrafında dönen NASA’nın Lunar Reconnaissance Orbiter’ındaki araçlar olan Lunar Orbiter Lazer Altimetresi ve Lunar Reconnaissance Orbiter Kamerasından elde edilen verileri kullandılar.

Bilim insanları, geliştirilmiş gölgelendirmeden şekil alma yazılımını ay haritaları üretmek için kullanmayı planlıyor ve başkalarının da bunu modelleme çalışmalarında kullanacağını umuyorlar. Bu yüzden aracı üretmek için açık kaynaklı algoritmalar kullandılar.

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 bilime ve ayın keşfine yönelik mevcut ilgiye katkıda bulunacağını umuyor.

Boatwright, “Bu tür araçları herkesin erişimine açık hale getirerek elde edilecek çok sayıda bilgi var” dedi. “Bu, bilim yapmanın eşitlikçi bir yoludur.”