Mast Camera, czyli czym fotografuje się na Marsie
Wczoraj rano naszego czasu na Marsie wylądował łazik Curiosity, który ma zająć się badaniem Czewonej Planety. Został on wyposażony w liczne urządzenia pomiarowe, wśród których znalazło się kilka aparatów cyfrowych. Sprawdźmy więc, czym fotografuje się na Marsie.
Rozmieszczenie aparatów na łaziku Curiosity |
Mast Camera (Mastcam) 100
Źródło: Malin Space Science Systems (MSSS) |
Mastcam 100 to jeden z dwóch głównych aparatów łazika Curiosity. Znajdziemy w nim matrycę CCD z fitrem Bayera o rozdzielczości 1600 x 1200 pikseli, lecz jego wyposażony w autofokus obiektyw o ogniskowej 100 mm i świetle f/10 pokrywa jedynie obszar o rozmiarze 1200 x 1200 pikseli. Daje on przy tym pole widzenia wynoszące 5.1 x 5.1 stopnia, co pozwala z odległości 1 km zarejestrować detale wielkości 7.4 cm na jednym pikselu. Gdy wykorzystamy minimalną odległość ogniskowania wynoszącą niewiele ponad 2 m, to na jednym pikselu zmieścimy detal wielkości 150 mikronów. W aparacie znajdziemy też bęben z filtrami, o długości fali 440 nm, 525 nm, 550 nm, 800 nm, 905 nm, 935 nm, 1035 nm oraz filtrem ND do zdjęć Słońca. Nie zabrakło także neutralnego filtra z warstwami antyodbiciowymi do wykonywania standardowych zdjęć w kolorze. Mastcam 100 pozwala też na rejestrację filmów wideo w rozdzielczości HD 720p przy 10 kl/s. Dzięki umieszczeniu aparatu na specjalnym ramieniu na wysokości ok. 2 metrów może on też wykonać zdjęcia panoramiczne 360 stopni, co zajmuje mu około jednej godziny. Mastcam 100 został wyposażony w 8 GB pamięci wewnętrznej, na której zapisywane są fotografie oraz filmy. Po wykonaniu każdego zdjęcia na Ziemię wysyłana jest miniaturka w rozmiarze 200 x 150 pikseli i na jej podstawie naukowcy z NASA mają określić, czy Curiosity ma przesłać fotografię w pełnej rozdzielczości.
Źródło: Malin Space Science Systems (MSSS) |
Mastcam 34
Źródło: Malin Space Science Systems (MSSS) |
Mastcam 34 to niemal bliźniaczy brat Mastcam 100. W aparacie wykorzystano jednak inny obiektyw, którego ogniskowa wynosi 34 mm, a światłosiła f/8. Daje on pole widzenia wynoszące 15x15 stopni, co pozwala na zarejestrowanie z odległości 1 km detal wielkości 22 cm. Gdy fotografujemy z odległości 2 m, na jednym pikseli zostanie zapisany detal o rozmiarze 450 mikronów. W Mastcam 34 zastosowano też filtry o nieco innych długościach fal: 440 nm, 525 nm, 550 nm, 675 nm, 750 nm, 865 nm, 1034 nm.
Mars Descent Imager (MARDI)
Źródło: Malin Space Science Systems (MSSS) |
Zadaniem MARDI jest wykonanie około 500 zdjęć podczas trwającej około 100 sekund ostatniej fazy lądowania sondy na powierzchni Marsa. Zgodnie z planem aparat miał zacząć pracować na wysokości poniżej 3.7 km, a ostatnie ostre zdjęcia powinien był zrobić około 5 metrów nad powierzchnią. Wykonywane przez niego kolorowe fotografie mają rozdzielczości 1600 x 1200 pikseli, a więc na początku będą obejmowały obszar ok 4 x 3 km (2.5 m na piksel), a pod koniec pracy 5 x 4 m (0.33 cm na piksel). Wszystkie wykonane przez MARDI zdjęcia zostaną od razu przesłane na Ziemię i mają pomóc naukowcom w dokładnym określeniu miejsca lądowania sondy i precyzyjnym zaplanowaniu trasy, jaką ma pokonać łazik.
Mars Hand Lens Imager (MAHLI)
Źródło: Malin Space Science Systems (MSSS) |
MAHLI to aparat cyfrowy z matrycą CCD o rozdzielczości 1600 x 1200 pikseli, który ma być wykorzystywany głównie do zdjęć makro badanych przez sondę elementów geologicznych. Aparat umieszczono na przednim ramieniu Curiosity i dzięki temu będzie go można wykorzystać również do wykonywania zdjęć diagnostycznych samego łazika. Ostre fotografie można nim zrobić już z odległości 22.5 mm, co pozwala na pokrycie obszaru o wielkości 24 x 18 mm (15 mikronów na piksel). MAHLI może pracować w nocy i w mocno zacienionych miejscach, gdyż jest wspomagany przez 6 diod LED, w tym dwie świecące w ultrafiolecie. Aparat wyposażono też w dodatkowe funkcje, takie jak możliwość wykonywania zdjęć 3D oraz tworzenie tzw.best-focus image , czyli fotografii powstałej ze złożenia kilku kadrów wykonanych na różnych pozycjach fokusu.
ChemCam
Źródło: ChemCam/LANL/IRAP/CNES |
ChemCam to urządzenie, którego celem jest analiza składu chemicznego geologicznych elementów Marsa. Emituje ono wiązkę laserową, która odbijając się od powierzchni badanego materiału wytwarza widzialny dla oka błysk. Błysk ten jest następnie rejestrowany przez wbudowaną kamerę i na jego podstawie analizatory określają skład chemiczny elementu.
Dookoła Curiosity umieszczono też 12 czarno-białych aparatów wykonujących zdjęcia w rozdzielczości 1024x1024 pikseli. Pełnią one rolę oczu łazika i to jeden z nich zrobił zdjęcie, które jako pierwsze zostało opublikowane w sieci.
Na koniec warto dodać, iż wszystkie aparaty oraz urządzenia, w które wyposażono łazika, są sterowane z poziomu głównego komputera (komputer jest podwójny i w przypadku awarii pierwszego sterowanie przejmuje zapasowa jednostka). Zastosowano w nim procesor RAD750 produkowany przez firmę BAE Systems. Jest to specjalna, odporna na promieniowanie wersja procesora PowerPC 750, który jest znany z dawnych komputerów Mac oraz konsol do gier GameCube, czy Nintendo Wii. Jest on taktowany zegarem 200 MHz, a jego moc obliczeniowa odpowiada mocy pierwszych procesorów Pentium o zegarze 133 MHz.. Komputer posiada 256 MB pamięci RAM, a system operacyjny VxWorks oraz oprogramowanie umieszczono w pamięci flash o pojemności 2 GB.
Komentarz można dodać po zalogowaniu.
Zaloguj się. Jeżeli nie posiadasz jeszcze konta zarejestruj się.
Wygląda na to, że korzystasz z oprogramowania blokującego wyświetlanie reklam.
Optyczne.pl jest serwisem utrzymującym się dzięki wyświetlaniu reklam. Przychody z reklam pozwalają nam na pokrycie kosztów związanych z utrzymaniem serwerów, opłaceniem osób pracujących w redakcji, a także na zakup sprzętu komputerowego i wyposażenie studio, w którym prowadzimy testy.
Będziemy wdzięczni, jeśli dodasz stronę Optyczne.pl do wyjątków w filtrze blokującym reklamy.
Z góry dziękujemy za zrozumienie.
Kliknij tutaj aby zamknąć to okno.
Komunikat nie wyświetli się więcej podczas tej sesji (wymagana obsługa cookies).
Pierwszy raz od dawna przeczytałem cały artykuł... bo ciekawy!
Warto wiedzieć :)
Zanim niedowiarki z iinych portali napiszą bzdury na temat ladowania sondy na Marsie, niech wpierw podniosą swój poziom wiedzy. Artykuł - rewelacja.
lol.... az sie smiac chce jak sie czyta jakie parametry mają te aparaty... :) rozdzielczosci i procesory rodem z komorek z przed kilku lat, a poleciały na marsa... ;)
Wreszcie coś ciekawego! ;)
@Semimatt,
przecież nie będą do prostych obliczeń pakować procesora o potężnym apetycie na energię. Sprzęt jest dostosowany do zadania jakie ma wykonać.
Zastanawiające są niskie parametry niektórych elementów, rozdzielczość matryc i moc obliczeniowa procesora, pewnie chodzi o mały pobór energii i wszystko jest obliczone na styk.
Może ktoś jest w stanie wyjaśnić dokładnie dlaczego tak jest?
Parametry raczej słabe, ciekawe jakie szumy. Optyczne - czekamy na TESTY!
Energia to jedno, przesył danych to drugie. Komunikacja z taką sondą wcale nie jest łatwa, więc lepiej przesłać dużą ilość zdjęć 1600x1200 niż jedno np. 8000x5333 pix.
Ten cały sprzęt NASA zawsze wygląda jak z bajek o Apollo :-)
Podobno w kosmosie nowoczesna elektronika, gdzie tranzystory są liczone w nm, pada od promieniowania, które niszczy strukturę krystaliczną . W starych typach układów "duże" tranzystory są odporne.
świetny aparat do fotografii kamieni, szkoda że na ziemi ich nie ma
Transfer na Ziemie bezpośrednio z łazika to max 12 000 bps (czyli 1.5 kB/s). Poprzez satelity krążące na orbicie około rząd wielkości więcej. Do tego dochodzą jeszcze wszystkie komplikacje z widocznością Ziemi z Marsa. Na Ziemi stacje nadawczo odbiorcze rozmieszczone (Deep Space Network) są na różnych długościach geograficzych tak aby zawsze przynajmniej jedna stacja widziała Marsa. Węcej info na link oraz link
A w razie jakichś komplikacji automatyka sondy przechodzi na tryb "MacGyver" i wykorzystuje wtedy ten scyzoryk ze zdjecia... ;)
@Adameck - wcale się nie zdziwię jak przez przypadek na którymś zdjęciu z Marsa on się tam zawieruszy :-)
link tu cały łazik w 3d :-)
Ojoj.... "HD 720p przy 10 kl/s"... Niektórzy bywalcy forum będą bardzo rozczarowani ;)
Komputer jest taki słaby bo jest uodporniony na promieniowanie. Podczas przeprowadzania samych testów powstaje nowa generacja procesorów a trzeba najpierw opracować takie ubranko dla procesora.
Promieniowanie kosmiczne powoduje, że półprzewodniki realizowane w niskich procesach technologicznych stają się... przewodnikami (po ustąpieniu promieniowania wszystko wraca do normy). To samo dot. matryc (i również z tego powodu matryce typu MOS raczej odpadają). Przy procesach 250nm i większych trudno o duże taktowanie procesorów i ich komplikację. Pamiętajmy również, że obraz z każdej matrycy zanim gdziekolwiek trafi (nawet jeśli miałby to być RAW, musi być z matrycy zdjęty i wstępnie przetworzony (to również procesory i również problem niskiej mocy obliczeniowej więc to znowu ogranicza liczbę pixel)i. Dobrze, że na marsie jest jakaś atmosfera to chodziać nie ma ogromnego problemu z odprowadzaniem ciepła (w grę wchodzi więc wydajna konwekcja a nie tylko wypromieniowywanie).
Mam taki sam scyzoryk;]
Ojoj.... "HD 720p przy 10 kl/s"... Niektórzy bywalcy forum będą bardzo rozczarowani ;)
Wątpię, niektórzy bywalcy forum wreszcie zobaczą na żywo aparat ;-)
Moze jednak pozostaniemy na ZIEMI?
Wlasnie dostalismy potwierdzenie z NASA, ze po zakonczeniu misji wszystkie aparaty zostana nam udostpenione do testow. Musimy je tylko sami odebrac.
W takim razie, może kolejna Fotomisja na Marsie?
Jestem gotów!
Spakowałem szczoteczkę do zębów, zmianę bielizny, skarpetki i karton gumek.
Mam nadzieję, że tego łazika da się przerobić na aparaturę do bimbru.
to Fujinony?
Świetny artykuł!
Ale mam taką refleksje - my ludzie podbijamy Kosmos a z drugiej strony dalej nie potrafimy pokonać nękające nas choroby...
Wniosek po tym artykule nasuwa mi się jeden: jak bezczelnie jesteśmy dym..ni tymi Mpix, bitratami, matrycami, formatami i tysiącem bzdurnych gadżetów, które jak widać nie są potrzebne do otrzymania dobrego obrazu i to z MARSA.
I oczywiście dzięki za artykuł!
my ludzie podbijamy Kosmos
Poważnie? Kiedy? Gdzie?:)
dcs - karton gumek??? A po co Ci gumki na marsie hehe liczysz na jakiś kontakt międzygalaktyczny z marsjanką o dwóch waginach hehe
Robert, dobry tekst. :D
@oz:
" jak bezczelnie jesteśmy dym..ni tymi Mpix, bitratami, matrycami, formatami i tysiącem bzdurnych gadżetów, które jak widać nie są potrzebne do otrzymania dobrego obrazu i to z MARSA. "
Jak możesz przeczytać wyżej to jest koniecznością zaniżenie parametrów urządzeń ze względu na transfer danych, energię i promieniowanie. Więc gdyby można było to ta kamara byłaby full hd i stereo ;)
Faktycznie...
Komputery na promach kosmicznych też miały procesory rodem z komputerów, które były produkowane 10 lat temu. Im prostszy procesor tym mniej części, a tym samym mniejsze prawdopodobieństwo awarii, poza tym stare procesory są o wiele bardziej odporne na promieniowanie kosmiczne i zostały już wielokrotnie przetestowane w kosmosie. Jak wyglądają na ich tle najnowsze, przeładowane technologie? Wystarczy poczytać o codziennych aktualizacjach firmware, usterkach, programach serwisowych. Zwykłych lemingów koncerny mogą dymać i wyciągać z nich kasę. W kosmosie gdzie taka wyprawa kosztuje miliardy dolarów takiej opcji nie ma. Im prostszy, sprawdzony sprzęt, tym lepszy. Pozostaje jeszcze problem transmisji danych. Dla ludu to niepojęte dlaczego takie słabe parametry. Śmiejąc się, śmieją się z własnej niewiedzy.
@Lipen
Tym bardziej, jakby teraz wysłali jakiegoś "16-rdzeniowca" to znów by się ludzie (i słusznie) zastanawiali jak oni wcześniej polecieli na księżyc i z niego wrócili kilka razy z kalkulatorem jak chwilę wcześniej nie mogli się oderwać od Ziemi. Zuchy :-)
Nawet artystyczną focię walnęli: link :-)
>> stare procesory są o wiele bardziej odporne na promieniowanie kosmiczne
Znaczy przestają działać dwie mikrosekundy później? Stary czy nowy nie jest odporny. NASA buduje swoje, odporne i żeby nie wymyślać procesora od nowa - projektują na podstawie istniejących. I to trwa. Jak się kończy to kilka iteracji procesorów już przeminęło.
link
@AM starsze konstrukcje są odporniejsze z jednego względu. Jeśli ścieżka ma na szerokości 20 atomów, to wybicie jednego atomu to już poważna dziura, przy ścieżce szerokości 400 atomów jeden atom mniej czy więcej to mała różnica. Promieniowanie kosmiczne wybija atomy ze ścieżek i na tym polega problem. Sondy kosmiczne nadal są wyposażane w procesory 486. Sprawdzona i odporna konstrukcja, nie ma niespodzianek. Jeśli są błędy w architekturze to są znane, więc można to odpowiednio oprogramować.
Dodatkowo sondom nie jest potrzebna taka potężna moc obliczeniowa. W komputerach większość mocy idzie w tej chwili w bajery jakimi jest środowisko graficzne. Oprogramowanie na sondach raz, że chodzi zawsze pod jakimś system RT, to dodatkowo pisane jest w językach typu Ada czy Fortran generujących bardziej wydajny kod niż C++.
Za następne 20 lat okaże się, że w kosmosie liczydło wystarcza :-)
Pierwotnie planowano zastosowanie dwóch identycznych głowic wyposażonych w mechanizm zmieniający długość ogniskowej w zakresie 6.5 - 100 mm (15:1). Miało to pozwolić na wykonywanie zdjęć w zbliżeniu. Zdjęcia stereoskopowe z linią bazową 24 cm miały być wykonywane przy tych samych ustawieniach długości ogniskowej. System ten jednak został usunięty z projektu łazika w celu ograniczenia kosztów. Miało to miejsce we wrześniu 2007r. Pomiędzy listopadem 2007r i styczniem 2008r ustalono nową konfigurację optyki kamery bez mechanizmu zmieniającego długość ogniskowej. Wprowadzono jednak mechanizm automatycznie dostosowujący ostrość obrazu oparty na podobnym mechanizmie z kamery MAHLI. Ponadto w poszczególnych głowicach zastosowano układy optyczne o innych długościach ogniskowych oraz inne zestawy filtrów. Na początku 2010r prace nad kamerami o zmiennej długości ogniskowej zostały wznowione. Na początku 2011r wystąpiły jednak problemy z systemem dostosowywania ostrości. Na ich rozwiązanie nie było już czasu, dlatego też nie zostały umieszczone na łaziku.
@miszczu - chodziło o to aby koszty misji ograniczyć do 10 000 dolarów, dzięki temu udało się NASA zarobić 2 miliardy czterysta dziewięćdziesiąt tysięcy dolarów. Najdroższy był łazik ze złotek od czekolady, bo wydano na czekoladę 5 tysiaków :-)
:-) zgadza się ale i tak bierze podziw dla tej misji i dla naukowców...
@miszczu - Pewnie że tak. Dwie i pół bańki zgarnęli a za dwa lata powiedzą, że prawdopodobnie na Marsie mogły istnieć być może jakieś bliżej nieznane cząstki życia bo możliwe, że naukowcom udało się prawie zidentyfikować chyba wodór albo nie :-)
W sumie, nic dziwnego, że mamy tu również specjalistów od badań kosmicznych. Polacy znają się na wszystkim. Chętnie udzielają rad niedouczonym jajogłowym z NASA. ;)))
A swoją drogą, szkoda, że nie zamontowali tam mikrofonów. Fajnie byłoby posłuchać odgłosów marsjańskiej burzy - o ile dźwięk w ogóle się tam rozchodzi. :)
@Szabla - No i mowy Marsjan może posłuchalibyśmy. A swoją drogą spodziewam się podobnych rewelacji jak po podboju księżyca :-)
@miszczu
"Pierwotnie planowano..."
Fajne byłoby, gdybys swoją wypowiedź wziął w cudzysłów i podał link do strony z której ją skopiowałeś. Pozwolisz, że zrobię to za Ciebie: www.astronautyka.org/index.php?topic=606.15
@mad_mat - Jakie to ma znaczenie z jakiego forum ktoś coś podlinkował? Tak naprawdę to wszystko i tak są domysły, lub radosna twórczość forumowiczów z całego świata. Równie dobrze, mógł sam to napisać albo skompilować z kilkunastu różnych wersji podawanych przez NASA i wymiksować z kilkoma bardziej lub mniej dokładnymi tłumaczeniami tłumacza google z kilku języków :-)
Tak to już jest z tym kosmosem, że każdy może sobie przyjąć wersję, która podoba mu się najbardziej :-)
@Euzebiusz
"Jakie to ma znaczenie z jakiego forum ktoś coś podlinkował?"
Otóż ma to duże znaczenie jeżeli ktoś czyjeś słowa wstawia jako swoje. Nawet jeżeli tamten autor sam "skompilował z kilkunastu różnych wersji podawanych przez Nasa" to się chłopak napracował i poświecił na to dużo czasu. Kopiować słowa i wstawiać jako swoje to każdy głupi potrafi. Cytaty podajemy w cudzysłowie i wtedy wszystko gra.
Łeeee, te aparaty bez programów tematycznych? :)
Bez wyzwalania uśmiechem? :)
Kto to kupi......
A jednak kupili. :D
wercio
To są rozważania typu: analogowy aparat jest odporniejszy od cyfrowego podczas upadku z dziesięciu kilometrów. Raz na milion prób może analog przetrwa. NASA nie ma niestety miliona sond na Marsie.
Co do języków programowania: Oprogramowanie na Curiosity to zwykłe C. A raczej nie zwykłe C, a zgodny ze standardami JPL wygenerowany kod C. Problemem takich rozwiązań nie jest wydajność a pewność oprogramowania. Gdy generujesz kod na taką skalę i z takimi standardami to język jest sprawą drugorzędną. Simulink/Matlab i Python to częste narzędzia w JPL.
"Oprogramowanie na sondach raz, że chodzi zawsze pod jakimś system RT, to dodatkowo pisane jest w językach typu Ada czy Fortran generujących bardziej wydajny kod niż C++"
"Oprogramowanie na Curiosity to zwykłe C. A raczej nie zwykłe C, a zgodny ze standardami JPL wygenerowany kod C"
Ma ktoś jeszcze jakiś pomysł, bo nie mogę się zdecydować co mi się bardziej podoba? ;-)
@Lipen
" Kopiować słowa i wstawiać jako swoje to każdy głupi potrafi" jak widać nie każdy głupi potrafi !
Euzebiusz - lubisz rozmowy techniczne o aparatach zbywać pytaniem o zdjęcia. Mógłbyś zaproponować mi coś w tym stylu w temacie o programowaniu? Wtedy Ty się pochwalisz swoim dorobkiem w dziedzinie, potem ja i ustalimy czy jest jakikolwiek sens byś zabierał głos?
@AM - Mogę bez walki stwierdzić, że w tej dziedzinie jesteś lepszy niż ja. Nie wiem tylko czy to dla Ciebie powód do chwały, bo chyba każdy jest lepszy, kto napisał jakikolwiek program. :-)
@AM
"ustalimy czy jest jakikolwiek sens byś zabierał głos?"
Możesz nawet sam ustalić, żebym nie zabierał głosu, co nie zmienia faktu że na temat osiągnięć kosmicznych jest wiele wersji stworzonych zarówno przez NASA w celu dezinformacji jak i przez domowych astronomów, którym się wydaje że przez domowy teleskopik odkrywają wszechświat. I nie piję tu do Ciebie, bo wiem że starasz się być raczej kompetentny w tym co piszesz. Chociaż akurat w dziedzinie badań kosmicznych traktuję wszystkie wersje w formie żartu, trochę fantazji, trochę chęci dotknięcia czegoś, czego nie da się dotknąć. Nikt z piszących na księżycu ani Marsie nie był i nie będzie i nie zanosi się żeby szybko był, więc tylko sobie można pogdybać jak byśmy chcieli aby to wszystko wyglądało. Ze zdjęć też się niewiele dowiemy :-)
Diablo nie pójdzie...
Jedynka tak ;-)
łazik wychyli się "zza kratera", a tam Butcher i jego "OOOHH, FREEESHHH MEEEEEEATTTTT!!!!"
link
Aparaty do misji kosmicznych są projektowane bez udziału marketingowców :-) Dlatego ich parametry odpowiadają wyłącznie zadaniom jakie mają wykonywać.
@Kriss_12
Z ust mi to wyjąłes. Gdyby nie marketingowcy, dziś być może żadna matryca by nie przekroczyła 10mpix. Oczywiście teraz telefon musi mieć 10mpix, a w "małpce" 15 to minimum (i do tego plastikowy obiektyw wielkości jednogroszówki).
W kosmosie wystarczy 2 mpix i obiektywy F10.
Sami eksperci, jeden mądrzejszy od drugiego...
@thorgal
"... my ludzie podbijamy Kosmos..."
Ilekroć czytam lub słyszę, że my ludzie PODBIJAMY KOSMOS,
to wygląda to dla mnie tak, jak by ktoś, kto wyszedł za furtkę ze swojego podwórka, twierdził, że podbija Ziemię.
Przy czym ten drugi ma większe szanse, aby kiedyś naprawdę to zrobić.