Инженеры объяснили, как камеры марсохода Perseverance видят Марс

4 марта 2021, 23:04
Читати новину українською
Автор: Михаил Года

Источник:

Wired

Марсоход Perseverance оборудован 25 камерами. Некоторые из них способны различать цвета и текстуры почти так же, как человеческий глаз. Но на Марсе камерам приходится различать цвета, выходящие за рамки привычных. Создатели камер рассказали, как работают их датчики, а также объяснили, как расшифровывается информация с них.

Камеры марсохода Perseverance фиксируют свет отраженных рентгеновских, инфракрасных или ультрафиолетовых лучей. Но человеческий глаз не способен воспринимать его.

Интересно SpaceX успешно испытала Starship SN10, но корабль таки взорвался: эффектные видео

Как "видят" камеры Perseverance

Команда, что разработала для инструмент марсохода Mastcam-Z, пояснила, что камера способна запечатлеть крупным планом детали размером около 1 мм, а с расстояния 100 метров она различает объект шириной всего 4 см. Камера "мультиспектрально" видит цвета, захватывая широкополосный видимый спектр, к которому привыкли люди, а также около дюжины узкополосных "цветов".


Спектры цветов, которые уловливает камера Mastcam-Z на аппарате Perseverance / Фото Wired

Камера оснащена стандартными датчиками производства Kodak и устройствами с зарядовой связью. Перед ПЗЗ-матрицей расположен слой пикселей, которые улавливают красный, зеленый и синий цвета. Это так называемый паттерн Байера, Кремниевая версия, имитирующая три светочувствительных фоторецептора в человеческом глазу.

На Марсе солнечного света меньше, потому что планета расположена дальше от звезды, чем Земля. Но у Земли есть плотная атмосфера, чтобы отражать и преломлять этот свет, а атмосфера Красной планеты более разрежена. Таким образом, Марс окружен красной и коричневой пылью. Чтобы воссоздать то, как Марс выглядел бы для человеческого глаза, необходимо воссоздать условия, подобные земным.

Таким образом, нужно либо обрабатывать сами изображения, чтобы "подстроить" цвета Марса под цвет Земли, либо смоделировать освещение.

Как решили проблему инженеры, создавшие камеры для Perseverance

Инженеры решили подсчитать, сколько света определенной длины волны отражается или поглощается определенными видами горных пород. Команда Mastcam-Z создала "Geo Board" с образцами эталонных цветов и кусками пород, в том числе базанита и гипса.

На обычном цветном изображении они выглядят как белые камни. Оба состоят из кальция и серы, но в гипсе присутствует большее количество молекул воды, и они отражают больше на некоторых длинах волн инфракрасного диапазона.

"Geo Board" с образцами эталонных цветов и кусками пород / Фото NASA

В результате Mastcam-Z отлично различает текстуры. Однако поле обзора камеры составляет всего около 15 градусов.

Особенности работы других датчиков камеры

Датчик Planetary Instrument for X-ray Lithochemistry или PIXL – пытается отличить минералы по их мелкозернистой текстуре. В частности, говорится о строматолитах, слоях отложений, которые могут образоваться только из живых микробов.

Руководитель группы PIXL, астробиолог из Лаборатории реактивного движения Эбигейл Олвуд, уже использовала эту технологию, чтобы найти признаки наиболее ранних из известных форм жизни на Земле в Австралии. По ее словам, рентгеновские лучи являются частью того же электромагнитного спектра, что и свет, который видят люди, но с гораздо меньшей длиной волны. Олвуд говорит, что датчик его команды, по сути, сканирует породы рентгеновскими лучами, чтобы получить нужный сигнал. Такое сканирование позволяет создать карту из 6 тысяч отдельных точек в поле зрения размером с почтовую марку.

Рядом с PIXL на марсоходе установлено лазерныое устройство, которое проводит спектроскопию комбинационного рассеяния. Ученые отмечают, что Perseverance видит далеко не все, что находится на Марсе. Однако совместная работа более двух десятков датчиков должна помочь в достижении целей, поставленных перед миссией.