Un nuevo método para mapear la superficie lunar aumenta la precisión a niveles sin precedentes

La superficie de la luna y los planetas rocosos, en particular Marte, son de gran interés para cualquiera que intente explorar nuestro sistema solar. La superficie debe conocerse con el mayor detalle posible, para que las misiones aterricen de forma segura o para que cualquier nave robótica navegue por la superficie. Pero hasta ahora, los métodos para analizar imágenes de naves espaciales en órbita han implicado una gran carga de trabajo y potencia computacional, con resultados limitados.

Un proyecto de Iris Fernandes cambió eso. Mientras estudiaba la formación de piedra caliza Stevns Klint en Dinamarca, desarrolló un método para interpretar las sombras en las imágenes, de modo que se pudiera extraer la topografía exacta. El método es mucho más rápido y requiere menos mano de obra. ¡El resultado ya está publicado! Ciencias planetarias y espaciales.

La exploración espacial humana requiere altos niveles de seguridad: se requieren imágenes precisas del terreno

La topografía de cualquier superficie creará sombras cuando le dé la luz del sol. Podemos ver claramente las sombras en las imágenes de la luna, pero no sabemos la altura del terreno. Entonces podemos ver los cambios en la topografía, pero no la cantidad. Es esencial poder ver incluso las características más pequeñas para garantizar un aterrizaje o movimiento seguro del rover. Por no hablar de la seguridad de los astronautas.

Si el rover no puede ver los detalles, puede atascarse en superficies arenosas o chocar contra rocas; la capacidad de ver formaciones geológicas interesantes para encontrar entornos geológicos ricos con fines de investigación también es de gran importancia.

Las limitaciones anteriores en la evaluación del terreno ahora se han eliminado.

Cuando los satélites orbitan un planeta, pueden tomar imágenes de calidad razonable de la superficie. Pero para crear una interpretación del terreno exacto, que sea lo suficientemente buena como para derribar equipos costosos o tal vez incluso astronautas, todavía hay mucha información personalizada que debe procesarse.

El método de usar sombras estaba ahí antes, pero era computacionalmente ineficiente y todavía tenía que basarse en suposiciones. El nuevo método utiliza un cálculo más directo y preciso, no depende de un conjunto completo de parámetros para ingresar a la computadora y también puede calcular incertidumbres y precisión.

«Este método es rápido, preciso y no tiene que depender de suposiciones», dice Iris Fernández. «Anteriormente, si hacía la pregunta: ¿Qué tan precisa es la evaluación del terreno? No había una respuesta realmente satisfactoria. Ahora se revela el terreno exacto e incluso podemos identificar incertidumbres».

La curiosidad científica puede llevarte a lugares sorprendentes

«Estuve involucrado en un proyecto en el que queríamos usar imágenes de Stevens Klint para modelar patrones en una superficie. Incluso presenté este método en una conferencia en Los Ángeles, pero las sombras fueron un desafío, porque el algoritmo «veía» las sombras como características geológicas. «

«Creó un sesgo en el modelo. Necesitábamos encontrar formas de eliminar las sombras para eliminar el sesgo».

“Siempre me interesaron los planetas y sabía La superficie de la luna estaba en estudio. No hay muchas características perturbadoras en la luna, por lo que fue perfecto para eliminar los prejuicios”.

“Cuando filtramos las sombras, pudimos ver lo que escondían, por así decirlo: la Superficie explica Iris Fernández.

Mostrar solución a imágenes existentes Un nuevo problema y un nuevo enfoque

Cuando comenzó a trabajar en la luna, la discrepancia estaba en las diferentes resoluciones de las imágenes y Accidentes geográficos Los datos resultan ser enormes. En otras palabras, apareció un nuevo problema. “¿Cómo podemos combinar diferentes fuentes de datos con diferente precisión?”

«Presentaba un gran problema matemático, y de eso se trata realmente el estudio».

«Aquí es donde se detuvo la investigación anterior. Lo que hicimos de manera diferente a los intentos anteriores de resolver este problema fue que nos enfocamos en las matemáticas y las limitamos a una ecuación matemática difícil. Esencialmente, para ver si esa ecuación podía resolver un problema».

«Y lo hice», sonríe Iris Fernández. «Se podría decir que nosotros, mi supervisor, el profesor Klaus Mosegaard, hemos encontrado la clave matemática para una puerta que ha estado cerrada durante muchos años».

camino a seguir

El enfoque ahora es mejorar el método aún más. Siempre que haya datos sobre la composición de las rocas del Sistema Solar, como la Luna, Marte, asteroides o similares, el método se puede aplicar para extraer detalles topográficos finos.

Las imágenes utilizadas para esta misión podrían ser imágenes de satélites o incluso de los propios rovers, actualmente en la Tierra en Marte, o cualquier robot móvil en el futuro.

Los propósitos de lograr el análisis topográfico correcto pueden ser diferentes, puede ser la seguridad de los equipos, los astronautas o encontrar sitios geológicamente interesantes.

En otras palabras, existe una amplia gama de posibles aplicaciones. «Es una especie de visión por computadora», dice Iris Fernández. «Cuando un robot tiene, por ejemplo, algún tipo de maquinaria para interactuar con el entorno, el método puede ayudar con la navegación o la ‘coordinación mano-ojo’, porque es menos ‘pesado’ computacionalmente y, por lo tanto, más rápido».

«Solo estoy imaginando ahora, pero una característica interesante podría ser evaluar la redondez de las rocas pequeñas, para encontrar la presencia previa de agua».

«El método nos muestra los datos a nosotros como humanos de una manera que entendemos intuitivamente, como imágenes de la rotación de piedras, que son fáciles de interpretar».