طريقة ذكية لرسم خريطة سطح القمر باستخدام الظلال

اختبر الفريق نهجهم في منطقة تتمركز في Mare Ingenii ، وهي منطقة تقع على الجانب الآخر من القمر. قاموا بتغذية الخوارزمية بزوايا ضوء الشمس الوارد من الصور التي تحتوي على ظلال التقطتها ناسا Lunar Reconnaissance Orbiter (LRO) – قمر صناعي يدور باستمرار حول القمر ، يلتقط المعلومات – إلى جانب بيانات الارتفاع التي تم جمعها بواسطة مقياس الارتفاع بالليزر. يطابق نموذج التضاريس الناتج عالي الدقة الصور المظللة بدرجة عالية من الدقة ، ويحسن بشكل كبير دقة الارتفاع. تبلغ دقة بيانات الارتفاع التي تم جمعها بواسطة مقياس الارتفاع بالليزر LRO 60 مترًا لكل بكسل ؛ كان نموذج التضاريس النهائي للطريقة الجديدة بدقة 0.9 متر لكل بكسل. وهذا يعني أن الحفر التي يبلغ أقطارها صغيرة مثل ثلاثة أمتار أصبحت قابلة للتحديد. يقول نوح بيترو ، عالم جيولوجيا الكواكب في مركز جودارد لرحلات الفضاء التابع لناسا والذي لم يشارك في البحث: “إنها طريقة مختلفة لفهم تضاريس القمر يمكن أن تساعد في التحضير للاستكشاف البشري والروبوتي في المستقبل”.

يدور LRO حول القمر منذ عام 2009 ، ويجمع البيانات التي تم استخدامها لإنشاء نموذج تضاريس رقمي يغطي 98 بالمائة من سطح القمر. هذه هي الخريطة الأساسية التي توضع عليها أي نماذج تضاريس عالية الدقة ، مثل النموذج من الدراسة الجديدة. تشكل هذه الخرائط عالية الدقة معًا الأساس لتخطيط الرحلات إلى السطح. يجب أن تكون مواقع الهبوط مسطحة مع عدم وجود صخور. من الناحية المثالية ، لا ينبغي أن تكون طرق السفر من الحفر وإليها شديدة الانحدار ، بحيث يمكن التنقل فيها بواسطة المركبات الجوالة.

يمكن استخدام خرائط عالية الدقة للمناظر الطبيعية القمرية لنمذجة ظروف الإضاءة أيضًا. يقول بول هاين ، عالم الكواكب في مختبر جامعة كولورادو في بولدر لفيزياء الغلاف الجوي والفضاء ، إن توقع متى وأين يمكن توقع الظلال وأشعة الشمس أمر بالغ الأهمية للتخطيط للبعثات القادمة. ستحتاج مواقع الهبوط المحتملة إلى تلقي الإشعاع الشمسي لجزء من اليوم على الأقل لإعادة شحن الأجهزة والمركبات الجوالة. يمكن أن تكون المناطق المضاءة بنور الشمس والمجاورة للحفر مفيدة أيضًا ، لأن استكشاف المناطق المظللة قد يستغرق وقتًا ، مما يعني أن المركبات الجوالة قد تحتاج إلى إعادة الشحن بمجرد خروجها من فوهة البركان.

يمكن أن يساعد الفهم الأكثر تفصيلاً للتضاريس وكالة ناسا في تحديد المناطق المظللة بشكل دائم التي يجب استهدافها عند البحث عن الجليد المائي. على سبيل المثال ، يمكن أن يوفر انحدار جدران الفوهة نظرة ثاقبة إلى متى تشكلت الحفرة منذ فترة طويلة وما إذا كان من الممكن أن تستمر الظلال ودرجات الحرارة لفترة كافية لوجود جليد الماء. يقول هاين: “نحتاج غالبًا إلى نماذج تضاريس عالية الدقة لتحويل اللقطة إلى تاريخ زمني ، للعثور على الفخاخ الباردة حيث قد يكون الجليد مستقرًا لفترات طويلة”.

وفوق كل هذا ، يجب أن يساعد أسلوب التصوير الجديد أيضًا في التنقل. يجب أن تكون المركبات الجوالة قادرة على السفر على طول مسارات محسوبة بدقة. يمكن أن تساعد كاشفات الحركة على متن المركبة الجوالة على التنقل ، لكن أخطاء الاستشعار والتقدير يمكن أن تتراكم على مسافات كبيرة ، مما يتسبب في انحراف المركبات عن مسارها. تتمثل إحدى طرق التغلب على ذلك في جعل المركبات الجوالة تستخدم كاميرات على متنها لإنشاء نماذج تضاريس عالية الدقة بمفردها ، ثم تحديد موقعها بالنسبة إلى الميزات المعروفة وتعديل مسارها وفقًا لذلك ، كما يقول مارتن شوستر ، عالم الروبوتات في مركز الفضاء الألماني. معهد الروبوتات والميكاترونكس. يقول: “إن مطابقة نماذج التضاريس المحلية مع النماذج عالية الدقة التي تم إنشاؤها خارجيًا ، مثل النموذج الذي تم إنتاجه في الدراسة الجديدة ، يمكن أن يساعد المركبات الجوالة في توطين”. إذا كانت دقة خرائط التضاريس التي تم إنشاؤها مسبقًا منخفضة جدًا ، فقد يكون البقاء على المسار أكثر صعوبة.

يبعد القمر ربع مليون ميل عن الأرض. الوصول إلى هناك أمر صعب ، وإذا واجه رواد الفضاء مشكلات غير متوقعة على السطح ، فسيكونون مقيدين في كيفية الاستجابة. لذلك فإن توقع ميزات التضاريس التي سيواجهها المستكشفون والمركبات الجوالة يعد أمرًا في غاية الأهمية – وقد ينقذ الأرواح أيضًا. يعد العثور على أفضل الطرق وأكثرها دقة لرسم خريطة لسطح القمر جزءًا لا يتجزأ من التحضير للمهمة. يقول بيترو: “نريد استخدام جميع البيانات المتاحة لإخبارنا بكل ما في وسعنا عن الأماكن التي نريد استكشافها”.