Una selección de las 23 cámaras del rover Mars 2020 de la NASA. Muchas son versiones mejoradas de las cámaras del rover Curiosity, con algunas adiciones nuevas también. Crédito:NASA / JPL-Caltech
Cuando el Mars Pathfinder de la NASA aterrizó en 1997, tenía cinco cámaras:dos en un mástil que emergió del módulo de aterrizaje, y tres en el primer rover de la NASA, Sojourner.
Desde entonces, La tecnología de las cámaras ha dado un salto cualitativo. Los fotosensores que fueron mejorados por el programa espacial se han vuelto comercialmente omnipresentes. Las cámaras se han reducido de tamaño, aumentaron en calidad y ahora se llevan en todos los teléfonos móviles y portátiles.
Esa misma evolución ha vuelto al espacio. La misión Mars 2020 de la NASA tendrá más "ojos" que cualquier rover anterior:un total de 23, para crear panorámicas amplias, revelar obstáculos, estudiar la atmósfera, y ayudar a los instrumentos científicos. Proporcionarán vistas espectaculares durante el descenso del rover a Marte y serán los primeros en capturar imágenes de un paracaídas mientras se abre en otro planeta. Incluso habrá una cámara dentro del cuerpo del rover, que estudiará las muestras a medida que se almacenan y se dejan en la superficie para que las recoja una misión futura.
Una instantánea de algunas cámaras Mars 2020
Todas estas cámaras se incorporarán a medida que se construya el rover Mars 2020 en el Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA en Pasadena. California. Representan una progresión constante desde Pathfinder:después de esa misión, los rovers Spirit y Opportunity se diseñaron con 10 cámaras cada uno, incluso en sus módulos de aterrizaje; El rover Curiosity del Mars Science Laboratory tiene 17.
"La tecnología de la cámara sigue mejorando, "dijo Justin Maki de JPL, Científico de imágenes de Mars 2020 e investigador principal adjunto del instrumento Mastcam-Z. "Cada misión sucesiva puede utilizar estas mejoras, con mejor rendimiento y menor costo ".
Esa ventaja representa un círculo completo de desarrollo, de la NASA al sector privado y viceversa. En la década de 1980, JPL desarrolló sensores de píxeles activos que usaban menos energía que la tecnología de cámaras digitales anterior. Estos sensores fueron posteriormente comercializados por Photobit Corporation, fundada por el ex investigador del JPL Eric Fossum, ahora en Dartmouth College, Hanovre, New Hampshire.
Visión 20/20
Las cámaras de 2020 incluirán más imágenes en color y en 3-D que en Curiosity, dijo Jim Bell de la Universidad Estatal de Arizona, Tempe, investigador principal de la Mastcam-Z de 2020. La "Z" significa "zoom, "que se agregará a una versión mejorada de Mastcam de alta definición de Curiosity, los ojos principales del rover.
Las cámaras estereoscópicas de Mastcam-Z pueden admitir más imágenes 3-D, que son ideales para examinar características geológicas y explorar muestras potenciales a grandes distancias. Características como la erosión y las texturas del suelo se pueden ver a lo largo de un campo de fútbol. Documentar detalles como estos es importante:podrían revelar pistas geológicas y servir como "notas de campo" para contextualizar muestras para futuros científicos.
"El uso rutinario de imágenes en 3-D en alta resolución podría dar grandes frutos, ", Dijo Bell." Son útiles para objetivos científicos de campo cercano y de largo alcance ".
Una de las cámaras de ingeniería mejoradas con una lente prototipo para los Hazcams, que estará atento a los obstáculos encontrados por el rover Mars 2020. Crédito:NASA / JPL-Caltech
Finalmente, en color
El espíritu, Todos los rovers Opportunity y Curiosity se diseñaron con cámaras de ingeniería para planificar recorridos (Navcams) y evitar peligros (Hazcams). Estos produjeron imágenes de 1 megapíxel en blanco y negro.
En el nuevo rover las cámaras de ingeniería se han actualizado para adquirir alta resolución, Imágenes en color de 20 megapíxeles.
Sus lentes también tendrán un campo de visión más amplio. Eso es fundamental para la misión 2020, que tratará de maximizar el tiempo dedicado a la ciencia y la recolección de muestras.
"Nuestras Navcams anteriores tomaban varias fotos y las unían, "dijo Colin McKinney de JPL, Gerente de entrega de productos para las nuevas cámaras de ingeniería. "Con un campo de visión más amplio, obtenemos la misma perspectiva de una sola vez ".
Eso significa menos tiempo dedicado a la panorámica, tomando fotos y cosiendo. Las cámaras también pueden reducir el desenfoque de movimiento, para que puedan tomar fotos mientras el rover está en movimiento.
Un enlace de datos a Marte
Hay un desafío en toda esta actualización:significa transmitir más datos a través del espacio.
"El factor limitante en la mayoría de los sistemas de imágenes es el enlace de telecomunicaciones, "Dijo Maki." Las cámaras son capaces de adquirir muchos más datos de los que se pueden enviar a la Tierra ".
Para abordar ese problema, Las cámaras móviles se han vuelto "más inteligentes" con el tiempo, especialmente en lo que respecta a la compresión.
Sobre el espíritu y la oportunidad, la compresión se realizó utilizando la computadora de a bordo; sobre la curiosidad, gran parte de esto se hizo utilizando componentes electrónicos integrados en la cámara. Eso permite más imágenes en 3-D, color, e incluso video de alta velocidad.
La NASA también ha mejorado en el uso de naves espaciales en órbita como transmisores de datos. Ese concepto fue pionero para las misiones rover con Spirit y Opportunity. La idea de usar relés comenzó como un experimento con el orbitador Mars Odyssey de la NASA, Dijo Bell.
"Esperábamos hacer esa misión en solo decenas de megabits cada día de Marte, o sol, ", dijo." Cuando tuvimos el primer sobrevuelo de la Odyssey, y teníamos alrededor de 100 megabits por sol, nos dimos cuenta de que era un juego de pelota completamente nuevo ".
La NASA planea utilizar naves espaciales existentes que ya están en órbita en Marte:el Mars Reconnaissance Orbiter, MAVEN, y el Trace Gas Orbiter de la Agencia Espacial Europea, como relés para la misión Mars 2020, que apoyará las cámaras durante los dos primeros años del rover.
