Одной из самых популярных тем прошедшей недели, несомненно, является успешная посадка аппарата «Кьюриосити» на поверхность Марса. В данной статье, которая является переводом интервью с одним из руководителей миссии Mars Science Laboratory, я бы хотел раскрыть несколько деталей о фотоаппаратуре, которая расположена на марсоходе.
Несколько факторов повлияло на выбор 2 Мп сенсоров для использования в фотокамерах марсохода НАСА “Кьюриосити”, как утверждает руководитель проекта по их разработке. “Низкая скорость передача данных, доступная для отправки изображений обратно на Землю, а также знание семейства сенсоров среди команды разработки сыграли свою роль,” — рассказывает Майк Равин, работающий в Malin Space Science Systems. — “Но главный фактор заключается в спецификации, которая была утверждена ещё в 2004 году.” Камеры способны выдавать панорамы высокого разрешения, но не трёхмерные фильмы, которые желал получить режиссёр Джеймс Кэмерон.
“Бытует популярное мнение, что проекты вроде этого должны быть весьма прогрессивными, но существуют вещи, которые играют против этого. Эти идеи были высказаны в 2004 году, и вы не можете предложить одну спецификацию, а затем отказаться от неё и начать разрабатывать что-то ещё. 2 Мп камера с 8 Гб памяти была неплоха для 2004 года. Конечно, сегодня она не сравнится с тем, что имеется в iPhone.”
Камера Mastcam с 34 мм объективом (эквивалентное фокусное расстояние — 115 мм) с марсохода “Кьюриосити”, разработанная командой Майка Равина в Malin Space Science Systems.
Первое соображение, которое мы держали в голове, выбирая сенсор, — объём производимых им данных.
У “Кьюриосити” есть три способа передачи данных назад на Землю, но лишь передатчик на частоте дециметровых волн может быть использован для отправки того объёма данных, который содержится в изображениях. “Дециметровая антенна передаёт сигнал двум космическим аппаратам, вращающимся вокруг Марса, которые пересылают его далее на Землю. Этим путём мы получаем большинство данных. Мы получаем порядка 250 Мбит информации в день, и этот объём должен включать сведения от различных приборов, так что для фотокамер выделяется небольшой диапазон.” — поясняет Равин.
Другой фактор состоял в том, что один и тот же тип сенсора должен был использоваться в четырёх различных камерах (MAHLI, две Mastcam и MARDI). “Любая вещь в подобных проектах имеет свою стоимость и несёт риск, реальный и неосязаемый. Камеры отличаются оптикой, однако создавая их на базе одной платформы, нам не приходилось тестировать и готовить их по отдельности. Это позволило сделать решении более надёжным и менее дорогим, чем если бы пришлось осуществлять разработку четыре раза.”
“Мы разработали все четыре камеры вокруг общей архитектуры, и при выборе сенсора отталкивались от этого. Мы хотели иметь возможность делать снимки с высокой частотой, в частности с помощью камеры, используемой при посадке.” — поясняет Равин. — “MARDI, направленная вниз камера, работала всего две минуты при снижении к планете, поэтому скорость съёмки была так важна. KAI-202 был самым миниатюрным чипом Kodak, способным снимать 720p HD видео. Мы также рассматривали 4 Мп вариант, но он бы работал вдвое медленнее. К тому же КМОП-сенсоры ещё не вызывали доверия в 2004 году. Это сейчас они являются интересным вариантом, но не тогда.”
Предварительное изображение, полученное с посадочной камеры MARDI, запечатлело падающий тепловой щит в начальный момент финальной фазы посадки.
Другое преимущество датчиков изображения Truesense заключалось в том, что команда была знакома с их характеристиками. “У нас был опыт, накопленный в течение десятилетий работы с сенсорами Kodak (ныне Truesense). Мы хорошо знали, как работать с тактовой частотой датчиков: эти ПЗС-сенсоры весьма просты в настройке.” — говорит Равин. — “Мы также должны были быть уверены в памяти камер: в конечном счёте мы остановились на той флеш-памяти, т.к. она прошла множество тестов на воздействие радиации.”
Изображение с максимальным разрешением, опубликованное 8 августа, даёт более ясное представление о возможностях 2 Мп камер, установленных на борту “Кьюриосити”.
“И малое по современным меркам количество пикселей не должно быть проблемой, поскольку система Mastcam способна осуществлять склейку кадров. Подобный монтаж, выполненный камерой с большим количеством пикселей, не дал бы нам больших преимуществ по сравнению с тем, что мы имеем сейчас.”
Равин явно горд результатом работы своей команды в ходе этого проекта, и отмечает: “Мы уже получаем снимки с Марса.” Но в его голосе явно прослеживаются нотки разочарования, когда он упоминает объективы с переменным фокусным расстоянием, которые готовились для проекта: “Сейчас они лежат в контейнере в другом конце здания”.
Печально, но отказ от использования этих объективов в проекте означает, что материал с трёхмерными сценами, на который так надеялась команда, отснят не будет. “Это должны были быть объективы с фокусным расстоянием в диапазоне 6.5-100 мм, что после настройки их на одно расстояние позволило бы нам получать стерео-изображения.” — говорит Равин. Однако проблемы, возникшие из-за невозможности использования жидкой смазки (что потребовало бы использования батареи для обеспечения бесперебойной работы в условиях низких температур на Марсе), оказались неразрешимыми, и разработка была приостановлена.
Преимущества склейки изображений: двухкадровая панорама на основе снимков разрешением в 1024 на 1024 пикселей, сделанных навигационными камерами марсохода. Система Mastcam должна выдавать и цветные кадры большего разрешения.
Режиссёр Джеймс Кэмерон был членом команды и своими разговорами о трёхмерных фильмах, в которых “Кьюриосити” движется по марсианским пейзажам, смог убедить НАСА возобновить данный проект. Грусно, но хотя проект и был запущён снова, даже энтузиазма Кэмерона не было достаточно, чтобы закончить разработку в срок. “Нам предстоит получить отличные монтажные снимки даже с теми объективами, что у нас есть, но получить широкоформатные кинематографические сцены или трёхмерные фильмы с Марса, которые хотел Кэмерон, не удастся.”
Другой взгляд — изображение марсохода и его окружения в полярной проекции. Фотография собрана из кадров низкого разрешения, за исключением тех двух, что представлены выше.
Автор: ViseMoD
