Karten sind praktisch für die Reise. Aber was ist, wenn Sie an einen Ort reisen, den Sie noch nie besucht haben? Für die ExoMars-Mission, die im nächsten Sommer starten soll, haben Wissenschaftler neue 3-D-Modelle des zu erforschenden Gebiets entwickelt, bei denen es sich möglicherweise um ein altes Flussdelta des Mars handelt.
Hier ist ein Teil eines der neuen 3-D-Modelle, die soeben erstellt wurden, um ESAs Rosalind Franklin-Rover bei der Erkundung des Mars im Jahr 2021 zu unterstützen. Die Modelle sind so detailliert, dass sie sich zum Beispiel als Dünenwellen in Kratern zeigen, wie Sie hier sehen. Bild über TU Dortmund / NASA / JPL-Caltech / Europlanet.
Wie bereiten sich moderne Weltraumforscher darauf vor, ein unbekanntes Terrain zu durchsuchen? Egal, dass die Entdecker Roboter sind und dass die Vorbereiter Weltraumwissenschaftler und -ingenieure sind. Im nächsten Sommer soll eine ehrgeizige neue Mission zum Mars gestartet werden. Die ExoMars-Mission der Europäischen Weltraumorganisation (ESA) wird den Roboter-Rover Rosalind Franklin zum Mars bringen. Der Rover wird in Oxia Planum, einer großen, tonreichen Ebene mit einem alten Flussdelta, nach Beweisen für das Leben der Marsmenschen suchen. Wie bereiten sie sich vor? Ein Wissenschaftlerteam der TU Dortmund hat extrem detaillierte 3D-Modelle des Landeplatzes erstellt. Diese Wissenschaftler sagten am 16. September 2019, dass sie die Modelle verwenden möchten, um die Geographie und geologischen Eigenschaften dieser unerforschten Region auf dem Mars zu verstehen und den Weg des Rovers zu planen.
Die 3D-Modelle werden als digitale Geländemodelle (DTMs) bezeichnet. Es handelt sich um eine Variante der Digital Elevation Models (DEMs), mit denen Weltraumwissenschaftler Planeten, Monde und Asteroiden verstehen. Diese speziellen Karten haben eine Auflösung von ungefähr 25 Zentimetern pro Pixel. Einer der Wissenschaftler, Kay Wohlfarth, stellte sie auf dem internationalen Astronomentreffen der vergangenen Woche in Genf in der Schweiz vor.
Wie sind die Modelle entstanden?
Eines der Test-3D-Geländemodelle auf dem Mars. Bild über die TU Dortmund / NASA / JPL-Caltech / Europlanet Society.
Ein weiterer Test 3-D-Geländemodelle auf dem Mars. Bild über die TU Dortmund / NASA / JPL-Caltech / Europlanet Society.
Zunächst verwenden sie hochauflösende Bilder der Marsoberfläche von der HiRISE-Kamera auf dem Mars Reconnaissance Orbiter (MRO) der NASA. Diese Bilder werden dann auf die klassische Stereomethode angewendet, bei der zwei Bilder aus leicht unterschiedlichen Winkeln kombiniert werden, um ein 3D-Bild der Landschaft zu erstellen. Diese Art von Stereotechnik kann jedoch begrenzt sein, wenn es um staubige und sandige Oberflächen geht - im Grunde genommen ohne Merkmale - an Orten wie dem Landeplatz von Rosalind Franklin, Oxia Planum. Der Landeplatz ist notwendigerweise relativ flach, um eine sichere Landung zu gewährleisten.
Die DTMs wurden dann weiter verbessert, indem eine Technik namens Shape from Shading verwendet wurde, bei der die Intensität des reflektierten Lichts im Bild in Informationen über Oberflächensteigungen umgewandelt wird. Die Steigungsdaten werden mit den Stereobildern kombiniert, um eine bessere Schätzung der 3D-Oberfläche zu erzielen und gleichzeitig die bestmögliche Auflösung in der rekonstruierten Landschaft zu erzielen.
Die resultierenden Modelle geben den Wissenschaftlern eine viel detailliertere Sicht auf das Landegebiet. Wie Wohlfarth erklärte:
Mit dieser Technik können sogar kleinräumige Details wie Dünenkräuselungen in Kratern und raues Grundgestein reproduziert werden.
Künstlerillustration des Rosalind Franklin-Rovers auf dem Mars, Teil der ESA-Mission ExoMars. Bild über ESA / ATG Medialab.