Mapas más precisos de la Luna podrían beneficiar a futuras misiones

Un nuevo estudio podría 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.

La investigación describe una mejora de una técnica de mapeo llamada forma a partir de sombreado. La técnica se utiliza para crear modelos detallados del terreno lunar, que describen cráteres, crestas, colinas 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 compuestos de imágenes bidimensionales.

Los mapas precisos pueden ayudar a los planificadores de misiones lunares a identificar sitios de aterrizaje seguros y áreas de interés científico, haciendo que las operaciones de la misión sean más fáciles y exitosas.

«Nos ayuda a tener una mejor idea de lo que realmente hay allí», dice Benjamin Boatwright, investigador postdoctoral en el departamento de ciencias terrestres, ambientales y planetarias de la Universidad de Brown y autor principal del artículo. Revista de ciencia planetaria.

«Necesitamos comprender la topografía de la superficie de la luna donde no hay tanta luz, como las áreas sombreadas del polo sur de la luna donde apuntan las misiones Artemis de la NASA. Esto 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 detalles tenga, mejor».

Sin embargo, el proceso para desarrollar mapas de precisión requiere mucha mano de obra y tiene limitaciones en lo que respecta a condiciones de iluminación complejas, interpretación imprecisa de las sombras y manejo de la variabilidad del terreno. Las mejoras de los investigadores a la técnica de forma a partir de sombras 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 brinda 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, dicen 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 «actualmente» «No estamos en un lugar donde simplemente puedes darle un montón de imágenes y obtendrás un producto perfecto», dice 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 toma 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 solo imágenes utilizables, se mejora la calidad y se reduce la precisión a resoluciones submétricas. La velocidad también permite examinar superficies más grandes, lo que aumenta 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 método refinado de forma de sombra eran más precisos en comparación con los derivados de técnicas tradicionales, mostrando características y variaciones más sutiles del terreno de la superficie lunar.

Para el estudio, los investigadores utilizaron principalmente datos del altímetro láser Lunar Orbiter y la cámara Lunar Reconnaissance Orbiter, 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 modelado de sombras para producir mapas lunares y esperan que otros también lo utilicen en sus esfuerzos de modelado. Por eso utilizaron algoritmos de código abierto para producir la herramienta.

«Estos nuevos productos cartográficos son mucho mejores que los que teníamos en la planificación de exploración durante las misiones Apolo, y mejorarán enormemente la planificación de la misión y el rendimiento científico de las misiones Artemis y robóticas», dice el coautor James Head, profesor de ciencias geológicas en Brown. que trabajó en el programa Apolo.

Los investigadores esperan que la nueva herramienta aumente el interés actual por la ciencia y la exploración lunar que se están llevando a cabo en la NASA y las agencias espaciales de todo el mundo.

«Se puede obtener mucha información haciendo que este tipo de herramientas sean accesibles para todos», dice Boatwright. «Es una forma igualitaria de hacer ciencia».

El Centro de Vuelos Espaciales Goddard de la NASA apoyó el trabajo.

Fuente: Universidad de Brown