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de la lune à Bennu

Cartographie du système solaire: de la lune à Bennu

Cette carte globale de la surface de l'astéroïde Bennu a été créée en assemblant et en corrigeant 2 155 images PolyCam. À 2 pouces (5 cm) par pixel, il s'agit de la résolution la plus élevée à laquelle un corps planétaire a été cartographié à l'échelle mondiale. Crédit: NASA / Goddard / Université de l'Arizona

Alors que le vaisseau spatial OSIRIS-REx de la NASA se prépare à toucher brièvement et à recueillir un échantillon de l'astéroïde Bennu en octobre, l'équipe scientifique de la mission, dirigée par l'Université de l'Arizona, a travaillé méticuleusement pour créer la carte mondiale la plus haute résolution de tout corps planétaire, y compris Terre. Cet effort est le plus récent de la longue histoire de l'université en matière d'imagerie et de cartographie célestes, qui a commencé avec les premiers atterrissages lunaires.


L'équipe a assemblé 2 155 images – contenant des pixels qui se traduisent par deux pouces carrés à la surface – pour créer la mosaïque mondiale Bennu.

"Il s'agit de la plus grande échelle spatiale que nous ayons jamais cartographiée pour un objet planétaire", a déclaré Daniella DellaGiustina, scientifique principale du traitement d'images OSIRIS-REx. "C'est également sans précédent dans la façon dont nous l'avons utilisé. En règle générale, lorsque la NASA choisit un site d'atterrissage pour une mission à venir, un orbiteur effectue une reconnaissance de la surface bien avant qu'une mission distincte n'entre en contact avec la surface. Mais nous sommes allés à Bennu sans ce luxe. . Ce paradigme de faire chaque étape en étroite succession est unique et rend les choses exigeantes. "

Le vaisseau spatial a collecté les images à des distances allant de 2,2 à 2,9 miles au-dessus de la surface de l'astéroïde entre le 21 mars et le 11 avril 2019. La mosaïque a été achevée en février.

La vue détaillée de Bennu a été utilisée par l'équipe de la mission lors de sa sélection des sites de collecte d'échantillons primaires et secondaires, respectivement appelés Nightingale et Osprey.

La version pleine grandeur de la mosaïque a été téléchargée plus de 52 810 fois depuis sa sortie en février.

Faire une mosaïque

Il existe quelques critères importants qu'une carte utile de la surface de Bennu doit remplir.

"Il devait contenir une distorsion minimale et un bon éclairage pour donner un sens à la texture et au relief sur la surface", a déclaré DellaGiustina.

Carina Bennett était prête pour la tâche. Elle a une formation en photographie, cinéma et art, ayant obtenu un baccalauréat ès arts en arts médiatiques et en écriture créative de UArizona et une maîtrise ès arts en production cinématographique et vidéo de l'Université de l'Iowa. Elle a travaillé comme vidéaste en communication universitaire à UArizona il y a près de 10 ans tout en s'inscrivant simultanément à des cours d'informatique. Son diplôme en informatique et les relations qu'elle a nouées en travaillant pour l'université l'ont amenée à son premier emploi sur la mission OSIRIS-REx. Elle est maintenant ingénieur senior dans l'équipe de traitement d'image de la mission.

Pour créer la Bennu Global Mosaic, l'équipe a d'abord dû capturer des images de la surface à l'aide de l'instrument PolyCam.

«PolyCam, l'une des caméras développées par UArizona à bord du vaisseau spatial, a capturé 7 000 images, et je les ai réduites à un peu plus de 2 100», a déclaré Bennett. "J'ai cherché des images qui avaient la meilleure géométrie, c'est-à-dire le meilleur angle entre le vaisseau spatial et la partie de l'astéroïde que nous imaginions et le meilleur angle entre le soleil et cette zone."

Le vaisseau spatial a pris des photos à partir de trois angles orbitaux prédéterminés – dans l'hémisphère nord, à l'équateur et dans l'hémisphère sud – qui garantissaient une vue claire de toute la surface de l'astéroïde et optimisaient les ombres des traits de Bennu. Alors que les cartes veulent généralement éliminer les ombres, elles étaient nécessaires dans ce cas pour faire apparaître les entités de surface.

"Nous voulions un peu d'ombre, mais pas trop et pas des angles bizarres. Tout était juste très méticuleusement planifié", a déclaré Bennett.

Ensuite, en utilisant un modèle 3D de l'astéroïde qui a été créé à l'aide d'un programme qui a déduit la forme en fonction de plusieurs angles de photo, Bennett et son équipe ont superposé les images.

«Nous avons pris quelques images et les avons manuellement associées à des sites dispersés dans le modèle de forme 3D», a-t-elle déclaré. «S'ils ne sont pas parfaitement alignés, ils semblent bouger lorsque nous basculons entre les deux. Nous avons soigneusement mis les photos en place jusqu'à ce que nous obtenions une correspondance parfaite. Ensuite, pour poser le reste des images, nous avons utilisé des algorithmes informatiques, qui correspondent automatiquement aux caractéristiques de la surface. "

C'est là qu'intervient la photographie et le graphisme de Bennett.

"Une chose que je ne peux pas faire est d'utiliser Photoshop. Si nous faisions cela, cela compromettrait l'intégrité scientifique. Les gens obtiennent des informations scientifiques à partir de la luminosité des pixels, par exemple, nous ne voulons donc pas effacer la science. », A déclaré Bennett. «Au lieu de cela, j'ai dû choisir soigneusement où diviser les images. J'ai découpé des choses comme les ombres ou le long des bords du cratère au lieu de descendre au milieu d'un rocher qui a été photographié sous deux angles de vue différents. En traçant soigneusement la topographie et en faisant correspondre les images ensemble comme des pièces de puzzle, j'ai pu rendre la carte beaucoup plus transparente. "

La mosaïque mondiale finale peut servir de carte de base pour donner un contexte aux futures données scientifiques.

"Lorsque les scientifiques collectent des données spectrales (lumineuses) réfléchies et émises par Bennu pour déterminer sa composition, cela ressemble à des lignes ondulées et des coordonnées de latitude et de longitude", a déclaré Bennett. "Il est donc extrêmement utile de pouvoir examiner l'emplacement et les caractéristiques correspondants sur la carte pour interpréter ces données."

Les images individuelles ne sont pas aussi utiles qu'une carte haute définition, a déclaré DellaGiustina.

"Cela peut fournir des données pour débloquer le type de modèles mondiaux existant sur Bennu et fournir un contexte à d'autres ensembles de données", a-t-elle déclaré.

La mosaïque mondiale a également été utilisée pour un projet de science citoyenne où toute personne disposant d'une connexion Internet pouvait cartographier et mesurer les rochers de Bennu, ce qui contribuera à un recensement mondial des rochers.

Les futures mosaïques, qui se concentreront sur de plus petites parties de l'astéroïde et auront une résolution plus élevée, seront utilisées pour la navigation des sites d'échantillonnage primaire et secondaire.

Lancement d'un héritage

"L'Université de l'Arizona a une longue histoire d'imagerie d'autres objets dans le système solaire", a déclaré DellaGiustina. "Tout cet héritage a été mis à profit lorsque nous avons conçu les caméras pour la mission OSIRIS-REx."

Lorsque le président John F. Kennedy a annoncé en 1961 que les Américains marcheraient sur la lune d'ici la fin des années 1960, un petit groupe de chercheurs de l'Arizona était parmi les rares qui étudiaient déjà la lune de manière professionnelle.

Les membres de l'équipe ont imagé et cartographié la surface lunaire, ce qui leur a permis de comprendre la géologie de la lune et a permis à la NASA de choisir des sites d'atterrissage pour de futures missions robotiques et Apollo. Gerard Kuiper, le père de la science planétaire moderne, a dirigé l'équipe et a établi le laboratoire lunaire et planétaire à UArizona, où il a été chef de département.

Depuis lors, UArizona a joué un rôle de premier plan dans les missions de la NASA qui ont cartographié des objets à travers le système solaire. Les missions Pioneer des années 70 ont cartographié Jupiter et Saturne, les sondes Voyager quelques années plus tard ont pris les seules images en gros plan de Neptune et d'Uranus, et la sonde Cassini a pris des photos de Saturne tandis que la sonde Huygens a capturé des images de la lune Titan.

L'université dirige également l'expérience scientifique d'imagerie à haute résolution, ou HiRISE, qui capture de superbes photos de la surface martienne à bord de Mars Reconnaissance Orbiter de la NASA.

Les caméras à bord de la mission OSIRIS-REx dirigée par UArizona ont été développées à l'université. L'instrument PolyCam utilisé pour capturer les images de la mosaïque a une mise au point réglable, capable d'imager Bennu à des millions de kilomètres à moins d'un kilomètre de sa surface.

"En raison de notre longue histoire de développement de charges utiles et de caméras spatiales, nous avons également développé de bons logiciels et développé des logiciels pour traiter toutes ces images", a déclaré DellaGiustina. «Pour Bennu, en particulier, nous avons travaillé à la création – en collaboration avec Astrogeology Science Center, USGS (US Geological Survey) à Flagstaff – une suite de logiciels de traitement d'images capables de gérer des objets de forme irrégulière et de les traduire en cartes. Les cartes projettent généralement sphériques objets, mais Bennu était un défi unique car il est en forme de diamant. "

L'effort de l'équipe comprenait le travail d'une douzaine de personnes qui ont aidé à lier les images entre elles et au modèle de l'astéroïde, et environ 10 personnes qui ont aidé à planifier la collecte de données d'image et à envoyer des commandes aux caméras embarquées sur OSIRIS-REx.

"Nous avons encore beaucoup de travail à faire", a déclaré Bennett. «Nous prévoyons d'échantillonner en octobre de cette année, une grande partie de notre travail consiste maintenant à nous assurer que nous sommes prêts.»


Image: Bennu avec des détails sans précédent


Plus d'information:
Bennu Global Mosaic: www.asteroidmission.org/bennu-… l-mosaic-mar-2019-2 /

Fourni par
Université de l'Arizona

Citation:
Cartographie du système solaire: de la lune à Bennu (2020, 16 juillet)
récupéré le 18 juillet 2020
depuis https://phys.org/news/2020-07-solar-moon-bennu.html

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