Một cách thông minh để lập bản đồ mặt trăng

Nhóm nghiên cứu đã thử nghiệm cách tiếp cận của họ trên một khu vực tập trung ở Mare Ingenii, một khu vực ở phía xa của mặt trăng. Họ cung cấp cho thuật toán các góc của ánh sáng mặt trời tới từ các bức ảnh có bóng do Tàu quỹ đạo do thám Mặt trăng (LRO) của NASA chụp — một vệ tinh liên tục quay quanh mặt trăng, thu thập thông tin — cùng với dữ liệu độ cao được máy đo độ cao laser của nó thu thập. Kết quả là mô hình địa hình có độ phân giải cao phù hợp với các bức ảnh bị che bóng ở mức độ chính xác cao và cải thiện đáng kể độ phân giải độ cao. Dữ liệu độ cao được thu thập bởi máy đo độ cao laser của LRO có độ phân giải 60 mét mỗi pixel; mô hình địa hình cuối cùng của phương pháp mới có độ phân giải 0,9 mét mỗi pixel. Điều này có nghĩa là các miệng núi lửa có đường kính nhỏ tới 3 mét trở nên có thể nhận dạng được. Noah Petro, một nhà địa chất hành tinh tại Trung tâm Chuyến bay Vũ trụ Goddard của NASA, người không tham gia nghiên cứu cho biết: “Đó là một cách tiếp cận khác để tìm hiểu địa hình của mặt trăng có thể giúp chuẩn bị cho quá trình thám hiểm của con người và robot trong tương lai.

LRO đã quay quanh mặt trăng từ năm 2009, thu thập dữ liệu đã được sử dụng để tạo ra một mô hình địa hình kỹ thuật số bao phủ 98% bề mặt của mặt trăng. Đây là bản đồ cơ sở mà bất kỳ mô hình địa hình có độ phân giải cao hơn, chẳng hạn như mô hình từ nghiên cứu mới, được đặt trên đó. Cùng với nhau, những bản đồ có độ phân giải cao như vậy là nền tảng để lập kế hoạch cho các chuyến đi lên bề mặt. Các vị trí hạ cánh cần phải bằng phẳng, không có đá tảng. Các tuyến đường du lịch đến và đi từ miệng núi lửa lý tưởng là không nên quá dốc để có thể điều hướng bằng người lái.

Bản đồ độ phân giải cao của phong cảnh Mặt Trăng cũng có thể được sử dụng để lập mô hình điều kiện ánh sáng. Paul Hayne, một nhà khoa học hành tinh tại Phòng thí nghiệm Vật lý Khí quyển và Vũ trụ của Đại học Colorado Boulder, cho biết dự đoán khi nào và ở đâu sẽ có bóng tối và ánh sáng mặt trời là rất quan trọng để lập kế hoạch cho các sứ mệnh sắp tới. Các địa điểm hạ cánh tiềm năng sẽ cần nhận được bức xạ mặt trời trong ít nhất một phần trong ngày để nạp năng lượng cho các thiết bị và máy bay. Các khu vực có ánh sáng mặt trời tiếp giáp trực tiếp với miệng núi lửa cũng có thể hữu ích, bởi vì việc khám phá các vùng bị che khuất có thể mất thời gian, có nghĩa là người lái có thể cần được sạc lại ngay khi họ ra khỏi miệng núi lửa.

Hiểu biết chi tiết hơn về địa hình cũng có thể giúp NASA quyết định vùng bị che khuất vĩnh viễn sẽ nhắm mục tiêu khi tìm kiếm băng nước. Ví dụ, độ dốc của các bức tường miệng núi lửa có thể cung cấp thông tin chi tiết về việc miệng núi lửa hình thành cách đây bao lâu và liệu bóng và nhiệt độ có thể tồn tại đủ lâu để có băng nước hay không. Hayne cho biết: “Chúng tôi thường cần các mô hình địa hình có độ chính xác cao để biến một bức ảnh chụp nhanh thành lịch sử thời gian, để tìm ra những cái bẫy lạnh giá nơi băng có thể ổn định trong thời gian dài”.

Và trên hết, cách tiếp cận hình ảnh mới cũng sẽ giúp điều hướng. Người lái cần có khả năng di chuyển dọc theo các tuyến đường được tính toán chính xác. Các thiết bị phát hiện chuyển động trên tàu có thể giúp người lái điều hướng, nhưng các lỗi cảm biến và ước tính có thể cộng dồn trong một khoảng cách lớn, khiến các phương tiện bị chệch hướng. Martin Schuster, một nhà khoa học người máy tại Trung tâm Hàng không Vũ trụ Đức, cho biết một cách để khắc phục điều này là yêu cầu người lái sử dụng camera tích hợp để tự tạo ra các mô hình địa hình có độ phân giải cao. Viện Robot và Cơ điện tử. Ông nói: “Việc so khớp các mô hình địa hình địa phương với các mô hình có độ phân giải cao được tạo ra bên ngoài, giống như mô hình được sản xuất trong nghiên cứu mới, có thể giúp bản địa hóa người lái xe. Nếu độ phân giải của các bản đồ địa hình đã tạo trước đó quá thấp, việc duy trì đường đi có thể khó khăn hơn.

Mặt trăng cách Trái đất một phần tư triệu dặm. Đến được đó rất khó và nếu các phi hành gia gặp sự cố không mong muốn trên bề mặt, họ sẽ bị hạn chế về cách ứng phó. Do đó, dự đoán những đặc điểm địa hình mà người khám phá và người lái xe sẽ gặp phải là vô cùng quan trọng — và thậm chí có thể là cứu sinh. Tìm ra những cách tốt nhất, chính xác nhất để lập bản đồ bề mặt mặt trăng là một phần không thể thiếu trong quá trình chuẩn bị sứ mệnh. Petro nói: “Chúng tôi muốn sử dụng tất cả dữ liệu có sẵn để cho chúng tôi biết mọi thứ có thể về những nơi chúng tôi muốn khám phá.