باستخدام نماذج ثلاثية الأبعاد في البحث عن حياة المريخ

فيما يلي جزء من واحد من الطرز ثلاثية الأبعاد الجديدة التي تم تصميمها للتو لمساعدة روزاليند فرانكلين من وكالة الفضاء الأوروبية على استكشاف المريخ في عام 2021. النماذج مفصلة للغاية بحيث تظهر ، على سبيل المثال ، تموجات الكثبان الرملية داخل الحفر ، كما ترى هنا. الصورة عبر TU دورتموند / ناسا / JPL-Caltech / Europlanet.

كيف يستكشف مستكشفو الفضاء المعاصرون للبحث عن التضاريس غير المعروفة؟ لا تمانع في أن المستكشفين عبارة عن روبوتات ، وأن المستعدين هم علماء ومهندسون فضاء. في الصيف المقبل ، من المقرر إطلاق مهمة جديدة طموحة إلى المريخ. ستحمل مهمة ExoMars لوكالة الفضاء الأوروبية (ESA) مركبة النقل الآلية روزاليند فرانكلين إلى المريخ. سيبحث المسبار عن أدلة على حياة المريخ في أوكسيا بلانوم ، وهو سهل كبير غني بالطين ويحتوي على دلتا نهرية قديمة. كيف يستعدون؟ قام فريق من العلماء في جامعة TU Dortmund في ألمانيا بإنشاء نماذج ثلاثية الأبعاد مفصلة للغاية لموقع الهبوط. قال هؤلاء العلماء في 16 سبتمبر 2019 إنهم يرغبون في استخدام النماذج لفهم الخصائص الجغرافية والجيولوجية لهذه المنطقة غير المستكشفة على سطح المريخ ، وللمساعدة في تخطيط مسار روفر.

تسمى النماذج ثلاثية الأبعاد نماذج التضاريس الرقمية (DTMs). إنها مجموعة متنوعة من نماذج الارتفاع الرقمية (DEMs) التي يستخدمها علماء الفضاء لفهم الكواكب والأقمار والكويكبات. تبلغ دقة هذه الخرائط المحددة حوالي 25 سم لكل بكسل. قدمهم أحد العلماء ، كاي ولفارث ، في الاجتماع الدولي لعلماء الفلك في الأسبوع الماضي في جنيف بسويسرا.

فكيف تم إنشاء النماذج؟

أحد نماذج اختبار ثلاثي الأبعاد للتضاريس على المريخ. الصورة عبر TU دورتموند / ناسا / JPL-Caltech / Europlanet Society.

اختبار آخر نماذج ثلاثية الأبعاد للتضاريس على المريخ. الصورة عبر TU دورتموند / ناسا / JPL-Caltech / Europlanet Society.

أولاً ، يستخدمون صورًا عالية الدقة لسطح المريخ من كاميرا HiRISE على مدار استكشاف المريخ (NRO) التابع لناسا. يتم بعد ذلك تطبيق هذه الصور على طريقة الاستريو الكلاسيكية المتمثلة في الجمع بين صورتين مأخوذة من زوايا مختلفة قليلاً ، لإنشاء صورة ثلاثية الأبعاد للمناظر الطبيعية. لكن تلك الأنواع من تقنيات الاستريو يمكن أن تكون محدودة عندما يتعلق الأمر بالأسطح المتربة والرملية - التي لا وجود لها بشكل أساسي - في مواقع مثل موقع الهبوط Rosalind Franklin ، Oxia Planum. بحكم الضرورة ، يكون موقع الهبوط مسطحًا نسبيًا للمساعدة في ضمان الهبوط الآمن.

ثم تم تعزيز DTMs باستخدام تقنية تسمى الشكل من التظليل - والتي تترجم شدة الضوء المنعكس في الصورة إلى معلومات على المنحدرات السطحية. يتم دمج بيانات المنحدر مع الصور المجسمة ، مما يوفر تقديرًا أفضل بكثير للسطح ثلاثي الأبعاد ، مع تحقيق أفضل دقة ممكنة في المشهد المعاد بناؤه.

تعطي النماذج الناتجة العلماء رؤية أكثر تفصيلاً لمنطقة الهبوط. كما أوضح ولفارث:

مع هذه التقنية ، يمكن إعادة إنتاج حتى التفاصيل الصغيرة مثل تموجات الكثبان الرملية داخل الحفر والأساس الخشبي.

رسم الفنان لفنان روزاليند فرانكلين على المريخ ، وهو جزء من مهمة ExoMars لوكالة الفضاء الأوروبية. الصورة عبر ESA / ATG medialab.

قال مارسيل هيس ، أول مؤلف للدراسة:

لقد اهتمنا بشكل خاص بالتفاعل بين الضوء وسطح المريخ. المناطق التي تميل نحو الشمس تبدو أكثر إشراقا والمناطق التي تواجه بعيدا تبدو أكثر قتامة. يستخدم نهجنا نموذج الانعكاس المشترك والغلاف الجوي الذي يتضمن انعكاسات السطح وكذلك التأثيرات الجوية التي تنشر وتنتشر الضوء.

ستكون هذه الطرز الجديدة عونًا كبيرًا للمركبة أثناء تنقلها في المشهد الطبيعي ، وتبحث عن أفضل الأماكن للدراسة باستخدام مجموعة أدواتها. لن يقوم المتجول بفحص الصخور والتربة فحسب ، بل سيكون أيضًا قادرًا على حفر ما يصل إلى مترين (ستة أقدام) في باطن الأرض ، والبحث عن البيوجينات المحتملة ، والآثار الكيميائية للحياة الماضية. سيتم تسليم العينات إلى المختبر على متن الطائرة لتحليلها.

ستوفر PanCam ، بكاميراتها الاستريو عالية الدقة ، مناظر مفصلة للميزات المثيرة للاهتمام في كل من الأطوال الموجية المرئية والأشعة تحت الحمراء القريبة. سيحدد الطيف نوع الصخور التي تتكون منها ، ومدى تأثرها بالمياه.

حفر روفر في غرفة نظيفة على الأرض ، في وضع التخزين. ستكون الحفرة قادرة على اختراق ما يصل إلى مترين (ستة أقدام) في باطن الأرض. الصورة عبر وكالة الفضاء الأوروبية.

وفقًا لجورجي فاجو ، عالم مشروع ExoMars rover:

لقد اتخذت روفر لدينا حقا الشكل. لدينا حمولة علمية قوية بشكل لا يصدق لاستكشاف سطح المريخ وتحت سطحه في سعينا للعثور على العلامات الحيوية.

ستكون ExoMars مهمة مثيرة ، إلى جانب روفر القادمة من ناسا لعام 2020 ، وهي الأولى منذ مهمة Viking في سبعينيات وثمانينيات القرن العشرين للبحث مباشرة عن دليل على الحياة. من المتوقع إطلاق الصاروخ روفر في وقت ما بين 26 يوليو و 13 أغسطس 2020 على قاذفة روسية بروتون- إم ، تصل إلى المريخ في مارس 2021.

مزيد من المعلومات حول مهمة ExoMars متاحة على موقع البعثة.

الخلاصة: ستساعد نماذج جديدة ثلاثية الأبعاد لتضاريس المريخ سيارة روزاليند فرانكلين في البحث عن الحياة على المريخ في عام 2021.

عبر جمعية Europlanet