|
Температурные карты Марса в высоком разрешении
|
|
|
|
Использование ресурсов на месте (ISRU) - наш лучший способ "жить за счет земли" для будущей марсианской базы, но отслеживание этих ресурсов - непростая задача. На данный момент у нас есть два варианта — отправить марсоход в определенное место для разведки или наблюдать за ним с орбиты. Поскольку марсоходы стоят дорого, а существует огромное количество объектов, которые мы в конечном итоге захотим исследовать, лучше всего делать это с орбиты.
|
|
|
|
Но мониторинг температуры, один из самых важных методов орбитального сканирования, который мы можем выполнить, печально известен своей нечеткостью — отчасти из-за того, что большинству основных приборов, используемых для сбора данных, уже несколько десятилетий. Теперь в статье исследователей из Университета Кертина в Австралии, представленной на Международном астронавтическом конгрессе в сентябре прошлого года, используется необычный алгоритм, подобный ИИ, для улучшения теплового разрешения, и, как результат, мы получаем гораздо лучшую карту некоторых наиболее важных ресурсов, которые мы будем искать. Статья опубликована на сервере препринтов arXiv.
|
|
|
|
Эти данные касались физического свойства, известного как тепловая инерция (TI). По сути, это устойчивость материала к перепадам внешних температур. Например, после захода солнца на Марсе мелкая пыль и рыхлый песок быстро теряют тепло, что проявляется в виде темных пятен на инфракрасной карте. С другой стороны, коренные породы и крупные валуны гораздо дольше сохраняют солнечное тепло и гораздо дольше ярко светятся на инфракрасных изображениях.
|
|
|
|
|
|
|
Составляя карту этих горячих и холодных участков, ученые могут определить множество физических свойств поверхности, в первую очередь размер зерен и содержание горных пород. Но и другие особенности, такие как наличие водяного льда или безопасность посадочных площадок для марсоходов или крупного геотехнического строительного оборудования, также можно почерпнуть из этих снимков — если они достаточно четкие.
|
|
|
|
Проблема заключалась в том, что до недавнего времени их не было. До сих пор нашим основным прибором для измерения TI был THEMIS, инфракрасный тепловизор, подключенный к Mars Odyssey, который был запущен еще в 2001 году. Его разрешение и близко не соответствует возможностям современных систем — в среднем оно составляет около 100 м на пиксель. Этого явно недостаточно, чтобы отличить песчаный карьер, усеянный валунами, от скалы с голой породой.
|
|
|
|
Еще одним инфракрасным прибором на месте является CRISM, установленный на орбитальном аппарате Mars Reconnaissance Orbiter. Запущенный чуть позже, в 2005 году, он имеет гораздо более высокое разрешение - 12 м на пиксель. Однако он гиперспектральный и, следовательно, не измеряет температуру или тепловую инерцию, как это делает THEMIS.
|
|
|
|
Наилучшим решением было бы объединить два набора данных, и именно это и делается в статье. Они использовали метод, называемый "слиянием данных", который уже популярен для спутников наблюдения Земли. Для начала они взяли данные sharp CRISM и усреднили их, чтобы они соответствовали разрешению THEMIS в 100 метров. Затем они обучили "Дополнительный древовидный регрессор" — модель машинного обучения — находить скрытые взаимосвязи между визуальными данными региона и его тепловыми данными.
|
|
|
|
Как только модель была обучена тому, как спектральные сигнатуры коррелируют со значениями TI, они предоставили модели доступ к данным CRISM с полным разрешением 12 м. После первого прохождения исследователи снова сгладили все математические погрешности и привели карту в соответствие с исходными данными THEMIS. Такое сочетание автоматизированного и ручного подхода дало впечатляющие результаты, а уменьшенная тепловая карта позволила добиться чрезвычайно высокой точности и, таким образом, обойти физические ограничения датчика THEMIS.
|
|
|
|
Однако данные, на которых они обучали модель, не были случайно выбранной частью марсианской поверхности. Это был кратер Гейл, где Curiosity исследовал в течение многих лет, что позволило в будущем подтвердить достоверность полученных данных, хотя проверка статьи проводилась на основе исходных данных THEMIS.
|
|
|
|
Но использование такой хорошо проторенной территории дает некоторые возможности для совершенствования. Согласно статье, модель потребует локальной переподготовки, чтобы быть применимой к другим частям Красной планеты. В других частях, вероятно, не было бы марсохода и наземной проверки достоверности, которую предложил кратер Гейла, но, по крайней мере, на данный момент подтверждение концепции использования этого метода слияния данных в другом мире является шагом на пути к поиску интересных мест для исследований с использованием оборудования, которому уже несколько десятилетий.
|
|
|
|
Источник
|
