NASA:s Mars Rover-lansering: En närmare titt på dess rekordstora kameror

• Jämförelsen
• Instruktioner
• NASA:s Mars Rover-lansering: En närmare titt på dess rekordstora kameror

NASA:s Mars Perseverance Rover har lanserats framgångsrikt, och den bär ett rekordantal kameror för att hjälpa den att söka efter tecken på liv på den röda planeten. Den sexhjuliga roboten, som är efterföljaren till Mars Curiosity Rover, lyfte från Cape Canaveral Air Force Base i Florida och förväntas landa på Mars yta den 18 februari 2021. Dess yngre bror landade på Mars i augusti 2012 och förblir där, forskar till denna dag och lever på sin radioaktiva isotopiska energikälla. Så varför lanserade NASA ännu en rover till Mars, och vad är det som är så speciellt med de många kameror som behövs för resan? Vi har tittat närmare på deras bildteknik, och några av dem har förvånansvärt mycket gemensamt med den markbundna kameran i fickan...

Uthållighet vs nyfikenhet: kameraförbättringar

Mars Perseverance Rover har samma Wall-E-charm som Curiosity, men tekniken inuti är väldigt annorlunda. Curiosity har 17 kameror, Perseverance har 23, varav fyra används för att dokumentera landningsprocessen, plus fallskärmen som kommer att hjälpa denna märkliga "bil" att landa säkert. Vi kommer att utforska vad dessa 23 kameror gör senare, men de grundläggande teknikuppgraderingarna förtjänar uppmärksamhet först.

(Bildkredit: NASA) Curiosity använder 1 MP svartvita kameror för att fånga de otroliga bilderna som du regelbundet kan se publicerade på NASA:s webbplats. Å andra sidan har Perseverance 20MP färgsensorer, mycket närmare upplösningen på din telefon eller kamera. Det betyder att du kan ta foton utan den flerexponeringssömnadsmetod som används av Curiosity. Vissa av dess kameror har även vidvinkelobjektiv, vilket gör att du kan fånga mer av Mars-landskapet utan panorering. "Våra tidigare navigeringskameror skulle ta flera foton och sy ihop dem", säger JPL:s Colin McKinney, produktleveranschef för en av Perseverance-kamerafamiljerna. "Med det bredare synfältet får vi samma perspektiv i ett skott."

porträttläge på mars

Varför har den gamla Mars Rover en lågupplöst film, som ser gammaldags ut även för 2012? Nyfikenhet var uppenbarligen under utveckling långt före lanseringen, men det fanns också dataprestanda att ta hänsyn till. Du kan inte bara ta Bluetooth- eller AirDrop-bilder av Mars yta i Florida. Även med Bluetooth 5.0. NASA har mildrat detta problem genom att använda rymdfarkoster i omloppsbana runt Mars som datasändare. Mars Reconnaissance Orbiter MAVEN och Europeiska rymdorganisationens Trace Gas Orbiter kommer att stödja Perseverance Rover på detta sätt under två år, vilket är den första perioden av dess uppdrag.

(Bildkredit: NASA) Uthållighetskameror använder sig också mycket mer av stereoskopi. Det är här två kameror är placerade nära varandra, men med tillräckligt avstånd mellan dem för att få en lite annorlunda bild av en scen. Dessa skillnader analyseras för att producera en 3D-djupkarta som kan skilja nära objekt från avlägsna objekt och skapa tredimensionella bilder. Många smartphones använder samma teknik för sina "Porträtt"-lägen, som suddar bakgrunden för att efterlikna effekten av en kameralins av DSLR-typ med stor bländare. För de av oss som hellre läser NASA:s blogg än att ta selfies betyder det att vi kan se fram emot otroliga högupplösta "first person"-färgbilder av Mars yta som vi kan se genom headset, virtuell verklighet eller Google Cardboard. Detta är naturligtvis inte hans egentliga roll. De 23 kamerorna och två mikrofonerna är Perseverences ögon och öron. "Du kommer att känna luften omkring dig, du kommer att se och skanna horisonten, du kommer att höra planeten med mikrofoner på ytan för första gången, du kommer att känna det när du tar prover för att cache," säger Thomas Zurbuchen, biträdande administratör för Science Mission Directorate vid NASA. . Dessa kameror kan delas in i några kategorier. Det finns bara några få för att spela in landningsprocessen som vi, om allt går bra, kan förvänta oss att se den 18 februari 2021. Sedan finns det navigerings- och farodetekteringskameror, såväl som deras "vetenskapskameror". Det här är ögonen på Perseverances undersökande verktyg, som dess robotarm. Låt oss titta närmare på hur några av dem fungerar.

Huvudet på Mars rover

Filmen vi kommer att se i Perseverance kommer sannolikt från roverns motsvarighet till ``huvudet'', om det vore en Pixar-karaktär. Två uppsättningar med 20 MP navigeringskameror finns på vardera sidan av huvudet på Perseverances huvudmast. Dessa kommer att användas av teamets ingenjörer för att hitta säkra vägar för Rover, och kommer att ha synskärpa för att "spotta en golfboll på 82 fot", enligt NASA. Detta kan vara med hjälp av Mastcam-Z-enheterna som sitter precis bredvid dessa 20 MP "ögonboll"-kameror.

(Bildkredit: NASA) "Z"-delen representerar zoom. Inuti cylindern finns två grupper av zoomobjektiv som erbjuder brännvidder från 28-100 mm, jämförbart med ett stort DSLR-objektiv. De kan fokusera på objekt bara två meter bort och deras pixelpitch på 7.4 mikron är inte så långt ifrån Sony Alpha A7S III (8.4 mikron). Upplösningen är mycket lägre, på 2MP (en maximal bildstorlek på 1600x1200), men kombinationen av vidvinkel- och zoomkameror ger Perseverance-huvudenheten en otroligt mångsidig vy av sin miljö på mars. Ser du den delen om kamerorna, som ser lite ut som en hemmabioprojektor? Detta är Perseverance SuperCam. Trots sitt spännande namn är detta ingen traditionell bildkamera. SuperCam använder en laser för att skanna stenar och smuts, med fokus på ett mål som är mindre än en pennspets.

(Bildkredit: NASA) Perseverance har också två rader med vidvinkelkameror som gör att ingenjörer kan se runt Roverns fötter. Det finns fyra av dessa kameror på framsidan och två på baksidan. Man kan tänka på dem lite som parkeringssensorer på en bil. De kommer att se stenar och skräp som inte är synliga för kamerorna på huvudmasten och kan fungera som en guide som pekar var de ska rikta sensorerna på robotarmen.

Elementärt min kära Watson

NASA är inte rädd för att ägna sig åt den konstiga nördiga referensen. WATSON och SHERLOC är två uppsättningar hårdvarusensorer på Perseverance-robotarmen. SHERLOC är en spektrometer som använder en djup ultraviolett laser för att analysera objekt på Mars yta, med hjälp av WATSON-kameran.

(Bildkredit: NASA) Detta ger en bredare, mer användarvänlig bild av vad de mycket fokuserade SHERLOC-sensorerna tittar på. NASA säger att WATSON är "nästan identisk" med MAHLI-kameran som används på den gamla Curiosity Rover. Det är en 1600 x 1200 (2MP) kamera med ett förstorande synfält, som används för att titta på objekt så nära som 18,3 mm. Du kan också spela in 720p-video.

Vad händer härnäst för NASA:s Mars Rover?

Rover Perseverance kommer att landa i Jezero-kratern på Mars, som har en diameter på 49 km. Denna plats valdes eftersom det tros vara platsen för vad som en gång var en vattenkropp. "Det enda sättet det kunde bildas geometriskt var om det var en sjö," sade NASAs planetforskare Dr Caleb Fassett till NY Times. Nattetemperaturerna i kratern sjunker till minus 130 grader Fahrenheit (minus 90 grader Celsius), så förhoppningsvis har den passande namngivna uthålligheten fått en mantel. Rovern kommer att tillbringa "minst ett år på Mars", vilket är värt knappt två av våra jordår, och letar efter tecken på mikrobiellt liv och samlar jord och prover. Dessa kommer att förvaras i förseglade rör. En annan kamera används här också: CacheCam tittar ner i röret när materialet från mars samlas in, för att spela in processen. En senaste spännande teknik är att Rover också kommer att bära en helikopterdrönare, känd som Wit. Det kommer att vara det "första flygplanet som försöker en kontrollflygning på en annan planet." Och tack vare överföringsförseningar kommer de begränsade instruktionerna från ingenjörerna att ha planerats långt innan flygningen faktiskt ägde rum. Perseverance är en 1.025 3 kg, 2.4 meter lång rymdbil för XNUMX miljarder euro. Låt oss hoppas att den tar sig till Mars på ett säkert sätt.