23 očí pro nový marsovský rover

Vizualizace Mars rover 2020

Technologický pokrok můžeme sledovat v různých směrech a jedním z nich je i to, jakými kamerami jsou vybaveni průzkumníci Marsu. Když před 20 lety dosedla na rudou planetu sonda Mars Pathfinder s prvním vozítkem Sojourner, posílala na Zemi snímky z pěti kamer. Dva přitom byly umístěné na landeru a samotné vozítko mělo pouze tři kamery. Od té doby se zvyšoval nejen počet kamer, ale i jejich rozlišení. Stejně jako v případě elektroniky, které je v našich mobilech se i kosmické kamery zmenšovaly a přitom zlepšovaly. Dvojčata Spirit a Opportunity už disponovaly deseti kamerami a rover Curiosity jich má 17. A tento trend bude pokračovat i u nejbližšího pohyblivého průzkumníka Marsu – roveru 2020.

Kamery na vozítku Mars rover 2020.

Kamery na vozítku Mars rover 2020.
Zdroj: https://www.jpl.nasa.gov

Toto vozítko bude disponovat celkem 23 kamerami, což je nejvyšší počet mezi dosavadními rovery. S jejich pomocí se dočkáme působivých panoramatických snímků, ale kromě toho mají i odhalovat překážky, studovat atmosféru a pomáhat vědeckým přístrojům. Můžeme se těšit i na zajímavé záběry ze sestupu k Marsu a vůbec poprvé se dočkáme snímků z vystřelení padáku na cizí planetě! Jedna kamera bude uložená v těle roveru, kde bude dohlížet na ukládání vzorků do pouzdra, které se později položí na povrch planety, kde jej v budoucnu sebere příští mise. Kamer ale bude mnohem více, pojďme se podívat na ty nejzajímavější:

Vylepšené inženýrské kamery: Bude se jednat o barevné kamery s vyšším rozlišením a širším zorným polem než jaké mají inženýrské kamery na roveru Curiosity.

Mastcam-Z: Vylepšená verze kamer MastCam z vozítka Curiosity. Tyto kamery budou schopné zoomovat až do poměru 3:1.

SuperCam Remote Micro-Imager (RMI): Kamera, která poskytne nejvyšší rozlišení, bude barevná a půjde o vylepšení přístroje ChemCam z roveru Curiosity.

CacheCam: Bude sledovat, jak se vzorky hornin ukládají do těla roveru.

Kamery pro vstup do atmosféry, sestup a přistání: Sedm kamer, které budou zaznamenávat proces vstupu sestavy do atmosféry Marsu a přinesou historicky první záběry z vystřelení padáku mimo Zemi.

Lander Vision System Camera: Použije počítačový náhled k řízení přistání, ke kterému využije technologii zvanou terrain relative navigation (relativní navigace podle terénu).

SkyCam: Sestava přístrojů studujících počasí bude obsahovat i kameru mířící k obloze, jejímž úkolem bude sledovat oblačnost a další atmosférické jevy.

3D CAD model Mastcam-Z

3D CAD model Mastcam-Z
Zdroj: http://planetary.s3.amazonaws.com

Všechny tyto kamery budou postupně uloženy do těla vznikajícího roveru 2020, který se začíná stavět v Jet Propulsion Laboratory (Pasadena – Kalifornie). „Kamerová technika se neustále vyvíjí,“ přiznává Justin Maki, který má v JPL na starost přístroj Mastcam-Z a dodává: „Každá následující mise může těžit z těchto pokroků, které přináší lepší snímky a nižší cenu.“

Vývoj kosmických kamer je kromě jiného vzornou ukázkou oboustranné spolupráce mezi NASA a soukromým sektorem. V osmdesátých letech vyvinuli vědci v JPL senzory s aktivními pixely, které si vystačily s menším množstvím energie než starší technologie digitálních kamer. Tyto senzory následně pronikly do komerčního sektoru díky firmě Photobit Corporation, kterou založil bývalý výzkumník z JPL, Eric Fossum.

Na 3D tiskárně vytvořený model kamery Mastcam-Z - na fotce je i americký čtvrťák pro představu o velikosti.

Na 3D tiskárně vytvořený model kamery Mastcam-Z – na fotce je i americký čtvrťák pro představu o velikosti.
Zdroj: https://www.jpl.nasa.gov

„Díky kamerám z roveru 2020 se můžeme těšit na více barevných fotek a trojrozměrných obrázků než je tomu u roveru Curiosity,“ uvádí  Jim Bell z Arizona State University, který se věnuje kameře Mastcam-Z. Písmeno Z v názvu tohoto přístroje značí „zoom“ a jasně ukazuje, jaká bude hlavní výhoda těchto vylepšených kamer, které vychází z přístroje Mastcam na roveru Curiosity.

Stereoskopické kamery MastCam-Z umožní vytváření trojrozměrných snímků, které jsou ideální k výzkumu geologických útvarů, nebo k vytipování vhodných míst pro odběr vzorků – a to i na velkou vzdálenost. Kupříkladu útvary vzniklé erozí, nebo textury v prachu bude možné sledovat i na vzdálenost několika desítek metrů, přičemž originální text zmiňuje délku fotbalového hřiště. Právě schopnost dokumentovat tyto detaily je velmi důležitá, protože může odhalit geologické procesy, které poslouží k dosazení odebraných vzorků do širšího kontextu. „Když budeme prakticky rutinně používat trojrozměrné snímky ve vysokém rozlišení, ohromně se nám to vyplatí,“ uznává Bell a dodává: „Můžeme je využít jak pro dálkový výzkum, tak i sledování blízkých vědeckých cílů.“

Fotka nové čočky pro kameru Hazcam na rover 2020.

Fotka nové čočky pro kameru Hazcam na rover 2020.
Zdroj: https://www.jpl.nasa.gov

Vozítka Spirit, Opportunity i Curiosity disponují inženýrskými kamerami, které slouží k plánování jízdy (Navcam) a k vyhýbání se překážkám (Hazcam). Jejich výstupem byly černobílé obrázky s rozlišením jednoho megapixelu. Nový rover ale zažije v tomto směru přímo revoluci. Snímky z těchto inženýrských kamer totiž budou barevné a jejich rozlišení vzroste na 20 megapixelů. Změní se i jejich čočky, které pokryjí mnohem širší zorné pole.

Rover 2020 se totiž bude snažit maximalizovat čas věnovaný vědeckým studiím a odběrům vzorků. „U dosavadních kamer Navcam jsme vždycky museli udělat několik fotek, které jsme následně složili v počítači dohromady,“ popisuje Colin McKinney z JPL, který má na starost nové inženýrské kamery a dodává: „Díky širšímu zornému poli získáme stejnou perspektivu v jediném snímku.“ Díky tomu se ušetří čas, který by se jinak musel věnovat pořizováním mnoha snímků a jejich následným skládáním. Kamery navíc budou schopné redukovat pohybovou neostrost (motion blur), takže inženýrské kamery budou moci pořizovat snímky i když bude rover v pohybu.

Rover nemá dostatečně velkou anténu pro rychlou komunikaci se Zemí. Místo toho malou anténou pošle údaje na oběžnou dráhu, kde je družice s velkou anténou,která je pošle k Zemi.

Rover nemá dostatečně velkou anténu pro rychlou komunikaci se Zemí. Místo toho malou anténou pošle údaje na oběžnou dráhu, kde je družice s velkou anténou,která je pošle k Zemi.
Zdroj: https://eyes-of-universe.eu

Zvyšuje se tedy rozlišení kamer, přibývají barvy, zvyšuje se frekvence pořizování 3D snímků, což s sebou nese i odvrácenou stranu – bude potřeba přenášet větší objemy dat. „Limitujícím faktorem pro většinu snímkovacích zařízení je datový přenos,“ přiznává Maki a dodává: „Kamery dokáží nasbírat mnohem víc dat, než kolik jsme schopni přenést na Zemi.“ Aby se tento problém co nejvíce eliminoval, začaly kamery postupně získávat vyšší umělou inteligenci, která jim pomáhá třeba s lepší kompresí. Na roverech Spirit a Opportunity se ke kompresi snímků používal palubní počítač, u Curiosity se již o většinu těchto úkolů starala elektronika vestavěná přímo do kamery. Taková elektronika umožní i častější vytváření 3D snímků, více barevných fotek, ale i video ve vysokém rozlišení.

Zlepšuje se i schopnost přenášet data z povrchu Marsu na Zemi, k čemuž slouží družice na oběžné dráze, které slouží jako retranslační stanice. Tento koncept se poprvé vyzkoušel na roverech Spirit a Opportunity, které používaly přenos dat přes družici Mars Odyssey a dnes se tato varianta používá naprosto běžně. „Dříve jsme mohli navrhovat mise, které by za marsovský den přenesly maximálně desítky megabitů, ale když jsme poprvé přenesli data přes Mars Odyssey, rázem jsme byli na 100 megabitech za den a začala pro nás úplně nová éra.“

K přenosu dat z roveru 2020 bude sloužit hned několik družic, které již kolem Marsu krouží. Jako retranslační družice se použijí americké orbitery Mars Reconnaissance Orbiter (MRO) a MAVEN, ale i evropská sonda Trace Gas Orbiter (TGO). Přes tyto družice se budou posílat fotky a další údaje z roveru 2020 během prvních dvou let jeho činnosti.

Tolik tedy základní představení kamer pro nový americký rover. Mohu Vám však už teď slíbit, že za pár týdnů bychom Vám rádi přinesli hlubší rozbor jednotlivých kamer pro tento mimořádně zajímavý projekt.

Zdroje informací:
https://www.jpl.nasa.gov/

Zdroje obrázků:
http://www.imagehosting.cz/images/mr2020anim.jpg
https://www.jpl.nasa.gov/spaceimages/images/largesize/PIA22103_hires.jpg
http://planetary.s3.amazonaws.com/assets/images/society/mastcam-z/20140802_MastcamZ.png
https://www.jpl.nasa.gov/spaceimages/images/largesize/PIA22101_hires.jpg
https://www.jpl.nasa.gov/spaceimages/images/largesize/PIA22102_hires.jpg
https://eyes-of-universe.eu/wp-content/uploads/2016/11/talkingtomar.png

23 očí pro nový marsovský rover, 5.0 out of 5 based on 23 ratings
Pin It
(Visited 2 321 times, 1 visits today)
Kontaktujte autora článku - hlášení chyb a nepřesností, rady, či připomínky

Hlášení chyb a nepřesnostíClose

VN:F [1.9.22_1171]
Rating: 5.0/5 (23 votes cast)
(Visited 2 321 times, 1 visits today)
Níže můžete zanechat svůj komentář.

Více se o tomto tématu dočtete zde »
(odkaz vede na příslušné vlákno diskuzního fóra www.kosmonautix.cz)


22 komentářů ke článku “23 očí pro nový marsovský rover”

  1. Štěpán Krňanský napsal:

    Dalsi perfektni clanek… diky moc!

  2. Tonotime napsal:

    V mojej mladosti autori sci-fi a snílkovia predpokladali, že dnes budú ľudia lietať po Marse.
    Nestalo sa tak. Pre obrovské náklady na ľudské misie, boli odhadované cez 500 miliárd $. Druhá ekonomická ekonomická kríza a podobne.
    Málo snílkov vtedy tušilo, ako pozmení náš svet nástup digitalizácie, kamier, PC, telefonov,roboty,internet, 3D tlačiarne. Nemusíme všade chodiť osobne,často neekologicky, stačí zdvihnúť, mobil, klepnúť po klávesnici PC a sme sú prepojení kontinentmi, máme v nich knižnice, archívy, videa, hry.
    Po Marse nechodia ľudia ale chytré robotické autička, ktoré sú oveľa lacnejšie, nemusia niesť veľa nákladnej ľudskej biosféry a ochrany. Nemusia byť návratové, môžu tam monitorovať roky.
    Schopnosť cestovania ľudí na Mars nakoniec oprášil po roku 2000 Elon Musk. Už to ale nebude za stovky miliárd $, ani po roku 2030.
    Presadilo sa ekonomickejšie myslenie. Začal sa presadzovať súkromný sektor. Málo ľudí si uvedomuje význam Internetu. Do kozmického aktivít sa zapája čoraz viacej nadšencov. Veď ako pozmenili Internet a PC súkromníci,či mnohí nadšenci, opensource projekty, Linuxy a podobne.
    Mali by sme zálohovať život na iných planetach. Tých hrozieb životu na Zemi je príliš veľa. Pád kométy, výbuch supersopky, pády ekosystémov, preľudnenie, vojny, 3 svetová hospodárska kríza a podobne.
    Upozorňujem tiež, že nakoniec tá výpočtová technika, automatizácia a roboty, zoberú v blízkej budúcnosti veľa práce a nezamestnanosť stúpne vo svete asi cez 50%.
    Vraciame sa k filozofii starého Ríma “Chlieb a hry”
    Chlieb = sociálne dávky a gladiátorské hry nahradzujú internetové hry a videa.
    Ten samotný technický pokrok môže ľudstvo zdevastovať, ak neexpanduje do blízkeho vesmíru aspoň výrobou, ťažbou.
    V blízko, vesmíre, na Marse, Mesiaci, je veľa práce, miesta na aktivity, či energii. Na blízkych asteroidov sa napríklad nachádzajú vzácne kovy, ktoré reštartujú svetovú ekonomiku v stovkách biliónov. A podobne.
    Nemusíme len čakať na 3 svetovú hospodársku krízu.

    • tyčka napsal:

      “Mali by sme zálohovať život na iných planetach. Tých hrozieb životu na Zemi je príliš veľa. ”
      Přežití na Marsu je natolik závislé na technice, kterou ještě dlouho bude možno vyrobit pouze na Zemi, že o nějakém zálohování života se nedá vůbec mluvit.
      Bez pravidelných dodávek náhradních dílů ze Země na Marsu nikdo dlouhodobě nepřežije.
      A náklady na těžbu jakéhokoliv materiálu a jeho dopravu na Zemi z něho udělají materiál, dražší než zlato.
      O těžbě se uvažuje pouze v souvislosti s jejich použitím přímo ve vesmíru.

      • Tonotime napsal:

        Nastupujú 3D tlačiarne. Dávnejšie ho zaviedlo napríklad US armádne námornictvo. Skúša sa vo vesmíre, dokonca aj ESA. Vyrabaju sa už rôzne komponenty aj do rakiet cez 3D tlačiarne.
        Je len otázka času, kedy 3D tlačiarne vylepšia a riadne pozmenia náš svet podobne ako PC, mobily.
        Tá závislosť na náhradných dielov a technike zo Zeme nebude až tak veľká v blízkej budúcnosti. Atmosféra Marsu a ochrana Marsu sa dá vylepšiť. Navrhoval som napríklad v bode L1 Marsu zriadiť záložne magnetické pole, ktoré by zastavilo devastáciu Marsovskej atmosféry. Podobných návrhov začína utešene pribúdať. V začiatkoch kolonizácie by som navrhoval na Marse stavať podzemné mestá. Razením by možno získali aj niektoré suroviny. Aj Elon Musk rozbehol projekty na vylepšenie raziacich tunelov, čo sa môže veľmi hodiť na Marse. Elonovi vylepšené razenie sa bude hodiť pri stavbe hyperloopov. Veď návrhy o razení hypeloopov padli aj v našich priestoroch a vlády čosi o tom jednali.

    • tyčka napsal:

      “Upozorňujem tiež, že nakoniec tá výpočtová technika, automatizácia a roboty, zoberú v blízkej budúcnosti veľa práce a nezamestnanosť stúpne vo svete asi cez 50%.”
      Nestoupne tolik – v nejhorším případě se to vyřeší vysokými daněmi z robotické výroby.
      Většina lidí prostě nebude majiteli továren s robotickou výrobou a to je v politice s většinovým systémem voleb rozhodující věc.

  3. Alois napsal:

    Misi beru jako první krok k dopravě vzorků na Zemi. Což by mělo uzavřít romantické dohady, zda byl, či dokonce dosud tam život je.

    • Miroslav Pospíšil napsal:

      Pouze 0,5 kg vzorků z území o rozloze několika málo km² není reprezentativní vědecký vzorek, který by mohl podat celkový obraz o geologické a případně biologické historii a situaci na celé planetě s rozlohou povrchu 144 800 000 km². Bude to sice velmi významný pokrok ve zkoumání Marsu, ale otázku případného minulého nebo současného života na Marsu to dozajista neuzavře.

      • Vojta napsal:

        Pokud se něco najde, tak uzavře (a otevře spoustu nových otázek a možností bádání). Pokud nenajde, tak se dá se značnou mírou jistoty říct, že život na Marsu v současné době není nebo je hodně izolovaný. O tom, jestli tam byl život v minulosti, se povedou diskuze dál.

    • Mise alá MSR se budou opakovat. Ta aktuálně plánovaná počítá pouze s návratem vzorků odehraných z povrchu a velmi blízkých podpovrchovych vrstev. Pro exobiologii je z chystanych misi stěžejní ExoMars 2020.

    • Spytihněv napsal:

      Alois: “Romantické dohady” nezmizí nikdy, i kdybychom povrch Marsu převrátili vzhůru nohama. Tady ale jde o vědecký přístup. Prosím, neplést pojmy s dojmy.

  4. Nedvidky napsal:

    Děkuji za super článek 🙂
    I těch 100Mbit/den je velmi málo 🙁
    Jsou již nějaké plány na další orbitry kolem Marsu, které by počítaly s laserovou komunikací?

  5. Alois napsal:

    Za tři roky bude u Marsu pěkně živo, zapojit by se měl i Musk.

  6. Štěpán napsal:

    Možná hloupá otázka, ale když tu bude velmi levný nosič s velkou nosností k Marsu (FH), nestálo by za to postavit pár levných, jen telekomunikačních, družic, které by tudíž byly levné, což by s nízkou cenou za start nebylo ekonomicky náročné? Domnívám se, že rozdíl mezi GEO a drahou okolo Marsu nebude velký rozdíl a ty družice na GEO asi nebudou drahé…

    • Štěpán napsal:

      Btw. označují se dráhy kolem Marsu (a ostatních planet) také jako LEO, GEO, akorát s jiným písmenkem? (Mars -LMO, GMO…)

  7. Kamil napsal:

    Kdy se bude navrhovat jméno pro rover? Navrhoval bych Hope, protože naděje na nalezení života stále žije

  8. Richard Molek napsal:

    Díky Dušane, velmi zajímavé..

Zanechte komentář