Un nuevo estudio realizado por investigadores de la Universidad de Brown puede ayudar a redefinir la forma en que los científicos mapean la superficie de la luna, haciendo que el proceso sea más ágil y preciso que nunca.
Publicado en la Revista de ciencia planetaria , la investigación realizada por los académicos de Brown, Benjamin Boatwright y James Head, describe mejoras en una técnica de mapeo llamada forma a partir de sombreado. La técnica se utiliza para crear modelos detallados del terreno lunar, delineando cráteres, crestas, pendientes y otros peligros de la superficie. Al analizar la forma en que la luz incide en diferentes superficies de la luna, permite a los investigadores estimar la forma tridimensional de un objeto o superficie a partir de composiciones de imágenes bidimensionales.
Los mapas precisos pueden ayudar a los planificadores de misiones lunares a identificar puntos de aterrizaje seguros y áreas de interés científico, haciendo que las operaciones de la misión sean más fluidas y exitosas.
"Nos ayuda a tener una mejor idea de lo que realmente hay allí", dijo Boatwright, investigador postdoctoral en el Departamento de Ciencias Planetarias, Ambientales y de la Tierra de Brown y autor principal del nuevo artículo. "Necesitamos comprender la topografía de la superficie de la luna donde no hay tanta luz, como las áreas sombreadas del polo sur lunar donde se dirigen las misiones Artemis de la NASA.
"Eso permitirá que el software de aterrizaje autónomo navegue y evite peligros, como grandes rocas y cantos rodados, que podrían poner en peligro una misión. Por esa razón, se necesitan modelos que mapeen la topografía de la superficie con la mayor resolución posible porque cuanto más detalle tienes, mejor."
Sin embargo, el proceso para desarrollar mapas de precisión requiere mucha mano de obra y tiene limitaciones cuando se trata de condiciones de iluminación complejas, interpretación inexacta de las sombras y manejo de la variabilidad del terreno. Las mejoras realizadas por los investigadores de Brown a la técnica de forma a partir del sombreado se centran en abordar estos problemas.
Los académicos describen en el estudio cómo se pueden utilizar algoritmos informáticos avanzados para automatizar gran parte del proceso y aumentar significativamente la resolución de los modelos. El nuevo software ofrece a los científicos lunares las herramientas para crear mapas más grandes de la superficie de la luna que contienen detalles más finos a un ritmo mucho más rápido, afirman los investigadores.
"La forma a partir del sombreado requiere que las imágenes que estás usando estén perfectamente alineadas entre sí para que una característica en una imagen esté exactamente en el mismo lugar en otra imagen para construir esas capas de información, pero las herramientas actuales no lo hacen. bastante en un lugar donde simplemente puedes darle un montón de imágenes y producirá un producto perfecto", dijo Boatwright.
"Implementamos un algoritmo de alineación de imágenes en el que selecciona características en una imagen e intenta encontrar esas mismas características en la otra y luego las alinea, para que no tengas que sentarte allí rastreando manualmente puntos de interés en múltiples imágenes, lo que requiere muchas horas y capacidad intelectual."
Los investigadores también implementaron algoritmos de control de calidad y filtros adicionales para reducir los valores atípicos del proceso de alineación:herramientas para garantizar que las imágenes alineadas realmente coincidan y eliminar las imágenes que no se alinean también. Al seleccionar únicamente imágenes que terminan siendo utilizables, esto mejora la calidad y reduce la precisión a resoluciones submétricas. La velocidad también permite examinar superficies más grandes, aumentando la producción de estos mapas.
Los investigadores evaluaron la precisión de sus mapas comparándolos con otros modelos topográficos existentes, buscando discrepancias o errores en las características de la superficie lunar. Descubrieron que los mapas generados utilizando su refinado método de forma a partir de sombreado eran más precisos en comparación con los derivados de técnicas tradicionales, y mostraban características y variaciones más sutiles del terreno de la superficie lunar.
Para el estudio, los investigadores utilizaron principalmente datos del Lunar Orbiter Laser Altimeter y Lunar Reconnaissance Orbiter Camera, instrumentos a bordo del Lunar Reconnaissance Orbiter de la NASA, que ha estado orbitando la Luna desde 2009.
Los científicos planean utilizar su refinado software de forma a partir de sombreado para producir mapas lunares, y esperan que otros también lo utilicen en sus esfuerzos de modelado. Es por eso que utilizaron algoritmos de código abierto para producir la herramienta.
"Estos nuevos productos cartográficos son significativamente mejores que los que teníamos en la planificación de exploración durante las misiones Apolo, y mejorarán mucho la planificación de la misión y el rendimiento científico de Artemis y las misiones robóticas", dijo Head, profesor de ciencias geológicas en Brown, que Trabajó en el programa Apollo.
Los investigadores esperan que la nueva herramienta aumente el interés actual en la ciencia y la exploración de la Luna que está teniendo lugar en la NASA y en las agencias espaciales de todo el mundo.
"Se puede obtener una gran cantidad de información al hacer que este tipo de herramientas sean accesibles para todos", dijo Boatwright. "Es una forma igualitaria de hacer ciencia."
