Po stopách měsíčního GRAILu

Obrázek/Figure 1.
GRAIL Artist's Rendition.
Kredit/Credit: NASA / JPL-Caltech.

Před víc než třemi týdny (17.12.2012) se dvojice sond mise GRAIL (Gravity Recovery And Interior Laboratory, obr.1) srazila s bezejmennou měsíční horou a definitivně tak ukončila svůj veleúspěšný pobyt na oběžné dráze našeho nebeského souputníka.
Tyto sondy, které okolo Měsíce kroužily od 31. prosince 2011 (sonda pojmenovaná Ebb), resp. 1. ledna 2012 (Flow), měly za úkol velmi podrobné studium gravitačního pole Měsíce. Použily přitom techniku vyzkoušenou již dříve u družic GRACE. Dvojice družic GRACE, které jsou společným projektem americké organizace NASA a německé DLR, obíhá okolo Země již od roku 2002. Obě obíhají po polární dráze ve výšce 500 km ve vzájemné vzdálenosti 220 km. Vzdálenost mezi nimi je měřena velmi přesným mikrovlnným dálkoměrem (přesnost v řádu mikrometrů!). Právě přesné měření vzájemné vzdálenosti je klíčem k velmi přesnému mapování gravitačního pole. To není u většiny těles sféricky symetrické, ale liší se místo od místa, ať už stojíme na povrchu nebo létáme na oběžné dráze v konstantní výšce. Lokální gravitační pole je ovlivněno jak tím co vidíme, tedy topografií terénu (hory, nížiny atd.), tak tím co je před našimi zraky skryto (podpovrchové oblasti s nižší či naopak vyšší hustotou). Pokud se například první z družic blíží k místu, ve kterém je silnější gravitační pole, řekněme hoře, začne ji hora více přitahovat a družice malinko zrychlí. Toto zrychlení se projeví malým zvětšováním vzdálenosti mezi družicemi. Toto zvětšování vzdálenosti je změřeno dálkoměrem. Po průletu nad horou dojde k opačnému efektu a hora začne družici malinko brzdit (zrychlení působí v opačném směru). Jakmile se dostane k hoře druhá družice, situace se opakuje, tentokrát v obráceném gardu. Nejprve se vzájemná vzdálenost zmenšuje, po průletu se zvětšuje.

Obrázek/Figure 2.
Map of the Moon with Bouguer gravity anomalies.
Bouguer gravity is what remains from the gravity field when the attraction of surface topography is removed, and therefore represents mass anomalies inside the moon due to either variations in crustal thickness or crust or mantle density.
Kredit/Credit: NASA / JPL / GSFC / MIT.

U mise GRAIL bylo použito stejného triku jako u GRACE. Dvojice měsíčních družic obíhaly po téměř stejné dráze ve vzájemné vzdálenosti ~200 km, která byla velmi přesně měřena mikrovlnným dálkoměrem. Protože Měsíc nemá atmosféru, mohly družice obíhat podstatně nížeji. V hlavní části mise, která trvala 90 dní, to bylo ve výšce ~50 km, později byla výška snížena na ~20 a ~10 km. Nízká dráha měla příznivý vliv na přesnost měření. Mise GRAIL měla za cíl zjistit a zmapovat odchylky v gravitačním poli s rozlišením lepším než 30 km, což se nakonec povedlo. Podle publikovaných map se zdá, že přesnost byla nakonec ještě o dost vyšší. Na obrázku č.2 je vidět příklad takové výsledné mapy gravitačního pole zobrazené na měsíčním glóbu. Přesněji se jedná o mapu tzv. Bouguerových gravitačních anomálií. Tato mapa ukazuje struktury pod povrchem Měsíce, poté co je odstraněn vliv topografie terénu. Zobrazené objekty představují anomálie v rozložení hmoty způsobené různou tloušťkou nebo hustotou měsíční kůry či pláště. Z údajů mise GRAIL bylo vytvořeno více podobných map jejichž podrobnější přehled spolu s výborným osvětlením toho, co vlastně GRAIL měřil, je možné najít v příspěvku na stránkách Planetary Society (autor Emily Lakdawalla).

Obrázek/Figure 3.
Map of the "lunar heritage sites" with ground tracks for the Ebb and Flow spacecraft during their final half-orbits (in blue and red).
Kredit/Credit: NASA / JPL-Caltech.

Nízká oběžná dráha sond GRAIL je sice vhodná pro mapování gravitačního pole, ale je málo stabilní. Na udržování takové dráhy se spotřebuje mnoho paliva, jehož zásoby jsou omezené. Proto bylo také hned zpočátku zřejmé, že životnost těchto sond nebude příliš vysoká. Měření byla ale prováděna velmi rychle a základní vědecká data byla pořízená během pouhých tří měsíců (březen až červen) a nějaké palivo zbylo i na prodlouženou misi, ve které se hlavní měření prováděla mezi koncem srpna a počátkem prosince. Nakonec byl proveden 14. prosince poslední větší manévr, který snížil dráhu obou sond tak, že 17. prosince ve 23:29 středoevropského času (22:29 UTC) narazily do bezejmenné hory na severní polokouli Měsíce. Na obrázku č.3 je vidět mapka Měsíce se znázorněnou částí posledního oběhu obou sond, který končí v místě dopadu v zakroužkované oblasti. Obrázek č.4 je detailnější mapkou s udáním souřadnic místa dopadu (75,62 severní šířky a 26,63 východní délky) a menší výškovou mapou. Konečně obr.5 ukazuje plánované místo dopadu na detailních snímcích ze sondy LRO. Obrázky vedou na stránky s detailnějším popisem a plnou verzí obrázků v rozlišeních 60 a 10 m/pix.

Obrázek/Figure 4.
GRAIL's Final Resting Spot.
Kredit/Credit: NASA / GSFC.

Obrázek 4 je detailnější mapkou s udáním souřadnic místa dopadu (75,62 severní šířky a 26,63 východní délky) a menší výškovou mapou. Konečně obr.5 ukazuje plánované místo dopadu na detailních snímcích ze sondy LRO. Obrázky vedou na stránky s detailnějším popisem a plnou verzí obrázků v rozlišeních 60 a 10 m/pix.

Obrázek/Figure 5.
GRAIL's final resting spot on the detailed map from LRO's WAC camera. Image goes on the page with high resolution image (60 m/pix) and very high resolution image (10 m/pix) from LRO's NAC camera.
Kredit/Credit: NASA / GSFC / Arizona State University.

Přestože vědecký cíl mise GRAIL se týkal jen mapování gravitačního pole, nebyla opomenuta ani širší nevědecká veřejnost. Datový systém sond GRAIL umožňuje přenos dat rychlostí 128 kbit/s od Měsíce. Protože samotná vědecká data týkající se gravitačního mapování vyžadují jen asi 2 kbit/s, bylo rozhodnuto využít přebytek 126 kbit/s pro další přístroje. Vzdělávací organizace Sally Ride Science (založená první američankou ve vesmíru - Sally Ride a studenty University of California v San Diegu) poskytla pro sondy GRAIL kamery určené k širšímu zapojení veřejnosti, konkrétně žáků základních a středních škol, do programu mise a výzkumu Měsíce. Žáci po celém světě mohli zadávat návrhy na snímkování různých částí Měsíce, které poté byly v rámci možností vyřízeny.
Sondy GRAIL nesly každá čtyři kamery, z nichž dvě byly namířeny k povrchu Měsíce kolmo ke směru letu a dvě zbývající zprostředkovávaly pohled na Měsíc před a za sondou. Kamery se svými parametry podobají webovým kamerám. Jsou barevné (čip má Bayerův filtr), mají relativně malé rozlišení (712×534 pixelů) a snímky jsou ztrátově komprimované. Oproti běžným webovým kamerám jsou ale uzpůsobeny mnohem lépe pro kosmické prostředí s vysokými hladinami radiace a mají i lepší optiku.

Obrázek/Figure 6.
GRAIL's final resting spot (in red circle) on the Ebb's image 1765_2REK2RH600000_128921_2012-135-02_04_13_000_2012-135-02_04_35_341.
Date: 14.5.2012. Altitude 43 km.
Kredit/Credit: NASA / Sally Ride Science / Daniel Macháček.

Během necelého roku bylo na Zemi přeneseno přes 121 tisíc snímků, z nichž velká část (pravděpodobně většina) je dostupná na stránkách projektu MoonKAM (Moon Knowledge Acquired by Middle school students). Snímky je možné také vyhledávat pomocí mapy měsíčního povrchu, takže například není problém podívat se, zda ze sond GRAIL nebyly třeba pořízeny snímky dopadové oblasti. Pořízeno jich bylo hned několik, zřejmě nejlepší je na obrázku č.6. Snímek s dlouhým názvem 1765_2REK2RH600000_128921_2012-135-02_04_13_000_2012-135-02_04_35_341 byl pořízen 14. května 2012 z výšky 43 km na měsíčním povrchem. Snímkování této oblasti navrhla škola Burgaw Middle School. Dopadovou oblast jsem na snímku vyznačil červeným kroužkem. Jedná se o pohled směrem od severu, takže před dopadem se dvojice sond GRAIL přibližovala od měsíčního horizontu.

Animace/Animation 1.
The Moon from Ebb's last images.
Date: 14.12.2012. Altitude 10 km. Timewarp: 5×.
Kredit/Credit: NASA / Sally Ride Science / Daniel Macháček.

Zřejmě poslední snímky ze sond GRAIL pořídil Ebb 14. prosince 2012 (tři dny před dopadem) v rámci závěrečné technické prověrky systémů z výšky necelých 10 -ti kilometrů. Protože byly pořízeny ve vysoké kadenci (zhruba 5 snímků za sekundu) bylo možné z nich sestavit dvě animace znázorňující pohled ze sondy na Měsíc. První část animací ukazuje záběry z kamery snímající terén po směru letu a v druhé, delší části je vidět terén z kamery s výhledem za sondu. Na animaci č.1 je vidět přibližně 5× zrychlená verze, vytvořená jednoduše jen použitím zveřejněných snímků a doplněním některých chybějících, či chybných záběrů syntetickými. Animace č.2 je vytvořená tak, aby ukazovala průlet v reálném, nezrychleném čase. Při její tvorbě jsem použil AviSynth MSU Frame Rate Conversion Filter.

Animace/Animation 2.
The Moon from Ebb's last images.
Date: 14.12.2012. Altitude 10 km. Timewarp: 1× (~realtime).
Kredit/Credit: NASA / Sally Ride Science / Daniel Macháček.

Poslední dva obrázky ukazují kontext obou animací. Obrázek č.7 je vytvořen pomocí výborné aplikace "Eyes on the Solar System". V této aplikaci je možné zjistit velmi přesně polohu různých sond v minulosti a do jisté míry dokonce i do budoucnosti. Na obrázku je znázorněna poloha sondy Ebb (v závěsu je Flow) v okamžiku pořízení prvních snímků animací (nahoře) a posledních snímků animací (dole). Do obrázků jsem přidal velmi přibližně znázorněná zorná pole použitých kamer a názvy velkých kráterů.

Obrázek/Figure 7.
Context image for animations 1 and 2. This image is based on excellent application "Eyes on the Solar System" and it depicts positions of Ebb spacecraft at the beginning of animations (top part of the image) and at the end of animations (bottom part of the image). I've added also names of major surface features and approximate depictions of FoV of Ebb's cameras.
Kredit/Credit: NASA / Sally Ride Science / Daniel Macháček.

Obrázek č.8 obsahuje snímky z různých částí animací (čas je uveden dole pro rychlou i pomalou verzi), ve kterých jsou vyznačeny názvy viditelných povrchových útvarů na Měsíci. Je vidět, že animace začínají v době, kdy se Ebb blížil k severnímu pólu Měsíce a končí v době, kdy přelétl kráter Kirkwood T a byl poblíže kráteru Sommerfeld (viz obr.7). Severní pól samotný je mimo záběr kamery a to přibližně o jednu délku červené šipky.

Obrázek/Figure 8.
Another context image for animations 1 and 2. Lunar surface features are named in frames from both animations.
Kredit/Credit: NASA / Sally Ride Science / Daniel Macháček.

Božská Helene

Krásná Helena, dcera Dia a Ledy, je známou postavou řecké mytologie, která inspirovala mnohé malíře, spisovatele, filmaře a další umělce. Málokdo ale ví, že podle ní byl také v roce 1988 pojmenován zvláštní malý měsíc Saturna, objevený v roce 1980 a nedlouho poté snímkovaný sondami Voyager. Jedna z prvních zvláštností, patrná aniž bychom věděli cokoliv o skutečném vzhledu Helene, je dráha tohoto měsíce. Helene totiž obíhá po téměř stejné dráze jako mnohem větší měsíc Dione v Langrangeově bodě L4 většího měsíce.
Vypadá měsíc se zvláštní dráhou nějak zvláštně?
Již zmíněné Voyagery pořídily první snímky z větší blízkosti, ale stále neukázaly víc než nepravidelné těleso, na jehož povrchu se daly vytušit snad jen velké krátery, tedy nic vyjímečného na tělese tohoto typu. Teprve kosmická sonda Cassini konečně umožnila podívat se na toto ledové "skalisko" poněkud více zblízka.

Cassini se během své dlouhé pouti (obíhá Saturn již od roku 2004) mnohokrát přiblížila a ještě příblíží ke všem měsícům, které obíhají ve vnitřních částech Saturnova systému měsíců a prstenců. Bohužel je u malých měsíců zvykem, že jen málo příležitostí se využije pro zkoumání těchto měsíců. Důvodů je mnoho a jejich rozbor by byl nadlouho, ale většinou se jedná o důvody související s bezpečností sondy nebo důvody spojené s vzájemnou kolizí různých činností v nabitém letovém plánu sondy. Poslední dobou se k tomu ve větší míře přidaly i důvody finanční (jen samotný provoz této sondy je velice drahý, stojí přes 60 miliónů dolarů ročně).
Přesto zrovna Helene patří k těm několika malým měsícům, které byly zkoumány relativně často. Do dnešního dne celkem sedmkrát během bližšího průletu (vzdálenost do 70 000 km). Poslední, sedmý, se udál 18. června minulého roku (2011) a sonda Cassini se příblížila k Helene na vzdálenost menší než 7000 kilometrů a pořídila během průletu 124 úžasných snímků. Pravda, tyto snímky mají jistou hořkou pachuť. Pokud totiž nedojde k nějakým výraznějším změnám v letovém plánu Cassini (což je nepravděpodobné), jsou to na velmi, velmi dlouhou dobu poslední takto detailní snímky Helene.
Ale zanechme chmurných myšlenek a pojďme se podívat na 35-ti kilometrový měsíc Helene.

Díky velkému množství snímků je možné z nich vytvořit plynulou animaci, znázorňující jak se jevila Helene kamerám systému ISS sondy Cassini. Přesněji úzkoúhlé kameře s vysokým rozlišením.
První animace je vytvořena z 33 jedinečných snímků, některé bez filtru, jiné se zeleným a infračerveným filtrem (filtr IR3). Snímky se zeleným filtrem byly použity v barevných kompozicích s dalšími snímky pořízenými přes červené a modré filtry (dohromady 3×14 snímků). Barevné snímky pak byly použity k obarvení snímků bez filtrů i s infračerveným filtrem. Konečná animace pak byla vytvořena pomocí programu Sqirlz Morph.
V animaci je vidět Helene s jemným barevným nádechem (Helene je barevně nevýrazné těleso) ze vzdálenosti 15 734 kilometrů. Tato vzdálenost se postupně zkracuje na nejkratší vzdálenost 6966 km, aby se posléze Cassini vzdálila na 11 212 km. V této vzdálenosti pak snímkování skončilo. Celý průlet trval hodinu a dvaadvacet minut (čas mezi 18:41:10 až 20:03:15 UTC), ale v animaci je zkrácen 100× na necelou minutu.
Mnohem zajímavější než strohá fakta o průletu sondy Cassini je ovšem vzhled samotného měsíce. Tvar tělesa měsíce je dán starými velkými krátery a na povrchu jsou patrné i malé krátery. Ale středně velkých kráterů je velmi málo. Naproti tomu je povrch v oblastech fotografovaných 18. června 2011 tvořen oblastmi drsnými, které vypadají jako nějaká starší kúra měsíce, a naopak velmi hladkými planinami. Drsné oblasti mají navíc často vzhled dlouhých a úzkých hřebenů, trošičku mi připomínajích, v kontextu toho kdo byla řecká Helena, vlasy. Vznik těchto oblastí je zatím záhadou a ještě žádný planetolog, či planetární geolog se jimi nevěnoval na odborné úrovni (tedy pokud se nepletu a nepřehlédl jsem nějaký odborný článek).

Obrázek/Figure 1. Color anaglyph of Saturnian moon Helene.
Cassini ISS (NAC camera) images N1687119382 (red filter), N1687119412 (green filter), N1687119442 (blue filter) and N1687119599 (red filter), N1687119629 (green filter), N1687119659 (blue filter).
Resolution is ~42 m/pix. Date: 18.6.2011.
Kredit/Credit: NASA/JPL/SSI/Daniel Macháček

Udělat animace průletu Cassini okolo Helene byl můj hlavní cíl, ale později jsem došel k závěru, že by byla škoda nevyužít velké množství již hotových barevných snímků k vytvoření dalších obrázků. Obrázek 1 je takovým vedlejším produktem.
Je to barevný stereoskopický anaglyf (barva je ovšem opět nevýrazná) Helene vytvořený ze snímků N1687119382 (červený filtr), N1687119412 (zelený filtr), N1687119442 (modrý filtr), N1687119599 (červený filtr), N1687119629 (zelený filtr) a N1687119659 (modrý filtr). Tyto snímky byly pořízeny všechny ve chvíli kdy se Cassini nejvíce přiblížil k Helene (pod vzdálenost 7000 km) a rozlišení dosáhlo 42 m/pix. Díky tomu je možné spatřit i detaily menší než 90 metrů.

Obrázek/Figure 2. Color cross-eye images of the Helene.
Cassini ISS (NAC) images N1687119599 (red filter), N1687119629 (green filter), N1687119659 (blue filter), N1687119816 (red filter), N1687119846 (green filter) and N1687119876 (blue filter).
Resolution is ~42 m/pix (distance was ~7,000 km). Date: 18.6.2011.
Kredit/Credit: NASA/JPL/SSI/Daniel Macháček

Další obrázek (obr.2) je opět trojrozměrný, ale tentokrát se jedná o šilhací, cross-eye verzi. Pozorný čtenář si všimne, že v obr.2 nebyly použity stejné obrázky jako v obr.1. Důvod je prostý. Anaglyf a šilhací 3D obrázky nedávají stejné výsledky, proto jsem vytvořil obě verze z mírně jiných snímků vhodnějších pro daný typ 3D vjemu. Šilhací verze má také výhodu v tom, že není problém s reprodukcí barev. Z toho důvodu je zde mírně zvýšena saturace barev, jak oproti obr.1, tak i oproti první animaci. V obr.2 je jeden použitý obrázek shodný z anaglyfovým (vytvořený ze snímků N1687119599, N1687119629, N1687119659) a druhý je barevnou kompozicí ze snímků N1687119816 (červený filtr), N1687119846 (zelený filtr) a N1687119876 (modrý filtr). Rozlišení je opět ~42 m/pix.

Obrázek/Figure 3. Color image of the Helene with enhanced colors (enhanced saturation).
Cassini ISS (NAC) images N1687119816 (red filter), N1687119846 (green filter) and N1687119876 (blue filter).
Resolution is ~42 m/pix (distance was ~7,000 km). Date: 18.6.2011.
Kredit/Credit: NASA/JPL/SSI/Daniel Macháček

K mému velkému překvapení, se jeden ze zkušebních snímků určený pro animaci, který jsem před nějakým časem uveřejnil na fóru UMSF, stal astronomickým snímkem dne (APOD). V komentářích se často lidé ptali, kdeže má být ta barva, když je měsíc evidentně šedý (i když titulek hrdě hlásá, že obrázek je barevný). Obrázek je skutečně barevný, ale je pravdou, že měsíc Helene je šedivý. Někdy je ovšem zajímavé podívat se na vesmírná tělesa v barvách nepřirozených a někdy až docela úchylných. Nedá mi to nevzpomenout na úžasné snímky českého astrofotografa Martina Myslivce, který před nějakým časem vytvořil tyto barevné snímky Měsíce. Co se stane, když obdobně extrémně zvýrazníme barvy Helene? Naskytne se nám podobný pohled jako na obr.3. U tohoto obrázku, který odpovídá levému obrázku z obr.2, jsem pouze zesílil saturaci barev a poněkud vyhladil barevnou složku. Z obrázku je ihned patrné, že barvy evidentně odpovídají různým typům útvarů na Helene. Zatímco oblasti mající drsný vzhled ("vlasy") mají žlutohnědou barvu, pak hladké oblasti jsou zelenavé. Uprostřed obrázku je hladká rovná planina, která je zbarvena dofialova. Tato oblast se projevuje jiným barevným odstínem i na dalších snímcích, takže jiný barevný odstín je skutečnou vlastností povrchu. Čím je způsoben nevím, mohu se jen domnívat, že tento rozdíl je způsoben jinou geometrií dopadajících Slunečních paprsků, materiálem s jinými vlastnostmi než v okolních planinách (jiná velikost částeček povrchového regolitu) nebo kombinací obojího.

Stejně jako se dá zesílit saturace u obrázků, je možné totéž provést i s animací. První animace se zesílenou saturací barev se tak stává i animací poslední, uzavírající tento příspěvek.

Olympské hry

Ač se to nezdá, historie výzkumu kosmických těles pomocí bezpilotních sond je stará už více než 50 let. Pro milovníky fotografií z vesmíru jsou důležitými mezníky roky 1959, kdy sovětská Luna 3 pořídila první snímky odvrácené strany Měsíce a 1965, kdy americká sonda Mariner 4 pořídila první detailní snímky Marsu. Mimochodem, Luna 3 fotografovala Měsíc 7.10.1959, to jest přesně před 52 roky. Že o tom píši takhle přesně na den, je čirá náhoda, protože jsem to zjistil před pár minutami. Ale když už máme dnes toto výročí, tak zde dám k dobru alespoň dva odkazy, kde je možné si prohlédnout pár obrázku Měsíce z Luny 3. Prvním je stránka National Space Science Data Center (NSSDC), patřící pod NASA a druhým je  stránka Dona P. Mitchella o Luně 3. Snímky pořízené Marinerem 4 jsou k dispozici (v upravené podobě) třeba na stránce Teda Stryka.
 Snímky obou těchto sond mají dvě společné vlastnosti. Jejich kvalita je podstatně nižší než u snímků současných sond (kupodivu) a nejsou na síti k dispozici v digitální podobě. Zejména druhá vlastnost je frustrující pro amatéry mého ražení. Téměř všechny obrázky z těchto sond, které jsou k dispozici na výše uvedených stránkách, jsou oskenované verze, uchovávané zpravidla v podobě diapozitivů či fotografií v různých archívech. Tímto způsobem uchovávané fotografie jsou vždy méně kvalitní než digitální záznam.
Naštěstí se ke konci 60. let stalo dobrým zvykem fotografie uchovávat i digitálně a naprostá většina z nich je k dispozici ve veřejně dostupných archivech, jako je právě třeba NSSDC nebo v online archivech jako je  například The Planetary Data System (PDS).
Takto jsou dostupné mimojiné i snímky Marsu pořízené sondami Viking Orbiter v druhé půli 70. let.
Ani snímky těchto sond nejsou kvalitou plně srovnatelné se snímky moderních sond, nakonec kamery stále používaly starší vidikonovou technologii (stejně jako Mariner 4) tam kde dnešní kamery používají CCD čipy, ale pokrok v oblasti komunikačních technologií, digitálního záznamu, i samotných vidikonových trubic, umožnil posílat na Zemi rutinně zhruba megapixelové snímky (Mariner 4 měl pouhých 40 kpix). Navíc kamery Vikingů byly schopny fotit Mars přes různé filtry, což umožnilo zpracovat (a zpracovávat) snímky do podoby snímků barevných. Nabízí se otázka, proč se vůbec zabývat snímky pořízenými "zastaralými" sondami někdy v 70. letech, když máme nyní k dispozici (v případě Marsu) myriády mnohem dokonalejších snímků z moderních sond. Důvodů je hned několik, ale uvedu jeden, hrající roli v dnešním případě. Většina moderních kamer, které jsou dnes na sondách obíhajích Mars, jsou v podstatě fotící "kombajny", které fungují doslova jako domácí skener, kterým pořizujete digitální kopii nějakého dokumentu. Tyto kamery jsou vybaveny lineárními řádkujícími CCD čipy, které postupně, řádek po řádku, vytváří snímek terénu, který ubíhá pod sondou. S takovými snímky se poté dobře pracuje, chcete-li vytvořit například co nejpřesnější mapy terénu dané planety, což je užitečné pro vědeckou práci. Problém ovšem je, když chcete takovou kamerou pořídit snímek z netradičního úhlu. Kromě toho, že pořízení takového snímku vyžaduje koordinovat funkci kamery s pohybem sondy (který ovlivňuje způsob a rychlost "skenování"), takový snímek zpravidla nemá pro vědce takovou cenu, aby se oplatilo jej pořídit. To v dřívějších časech vidikonů byla lineární čidla výjimkou a vědci, zkoumající daná místa poprvé, zkoušeli různé oblasti snímkovat z rozličných úhlů. Díky tomu mnohé snímky pořízené před více než třiceti lety sondami Viking, nabízejí stále jedinečný pohled na různá místa a geologické útvary Marsu i na jeho okolí (třeba měsíce Phobos a Deimos).

 To se týká i snímků, které pořídil Viking 1 ke konci své mise dne 29.6.1980 (oficiálně byla mise Viking Orbiteru 1 ukončena 17.8.1980). Je na nich vidět zatím největší známá hora Sluneční soustavy - 22 kilometrů vysoká štítová sopka Olympus Mons.

Obrázek/Figure 1.

Mosaic of the Martian Olympus Mons volcano made from 12 images taken by Viking Orbiter 1 (NASA/JPL) spacecraft. Whole mosaic covers area ~250 km wide with resolution ~40×65 m/pix
and was colorized using low resolution image (fig.2).

Mosaic shows central calderas (big central depression) of the Olympus Mons with overall
dimensions around 90×60 km, flanks with lava flows, many smaller meteoritic craters
and two young larger craters Pangboche (below central calderas) and Karzok.
Full resolution view (6400×4300, 19MB!) is available here.
Obrázek v plném rozlišení (6400×4300, 19MB!) je dostupný zde.

Kredit/Credit: NASA/JPL/Daniel Macháček. 

Obrázek č.1 je mozaikou 12-ti snímků (f461s45 až f461s56) pořízených šikmo z Viking Orbiteru 1, který byl v tu chvíli ve vzdálenosti přibližně 1650 km od sopky. Rozlišení snímku je ~40×65 m/pix, reálné rozlišení je podobné, tzn., že nejmenší viditelné útvary mají rozměr asi 100 až 200 metrů. Mozaika pokrývá pás dlouhý asi 250 km, přičemž je možné udělat si lepší obrázek, kterou část hory pokrývá, z menšího obrázku vloženého v pravém dolním rohu mozaiky. Dominantou mozaiky jsou nesporně středové kaldery 22 kilometrů vysoké hory. Šest postupně se tvořících kalder nakonec vytvořilo až 3 km hlubokou středovou sníženinu o rozměrech 90×60 kilometrů  (Jaumann et al., 2007). Starší kaldery jsou plné zlomů, naproti tomu mladší (menší) kaldery mají ploché dno, tvořené zřejmě ztuhlou lávou. Na svazích je pak možné spatřit ztuhlé proudy láv a mnoho malých meteoritických kráterů. Mezi nimi svou velikostí vyčnívají dva krátery - 11-ti kilometrový kráter Pangboche (na obr.1 pod kalderami) a 16 km široký kráter Karzok.

 V případě všech dvanáct snímků použitých v obr.1 se jednalo o snímky černobílé, což je mrzuté, protože lidé jsou více uvyklí sledovat svět okolo sebe v barvách. Je z principu možné každý černobílý obrázek sice uměle obarvit (což také často dělám) jednou barvou, která je blízko reálné, ale často existuje i elegantnější řešení. To spočívá v dodatečném dobarvení pomocí jiných snímků dané oblasti.
U snímků s vysokým rozlišením se málokdy najdou barevné v podobném rozlišením a je tedy třeba použít třeba i ty s nižším rozlišením. To je i případ dobarvení obr.1. Ačkoli na internetu existuje několik barevných snímků Olympu, nebyl jsem spokojen z různých důvodů ani z jedním a raději jsem šáhl opět po originálních datech z archivů NASA.
Přestože výsledný obrázek (obr.2) byl určen především k obarvení obr.1, byla by škoda jej neukázat už proto, že ukazuje rozsáhlejší okolí sopky Olympus Mons.

Obrázek/Figure 2.
Smaller color mosaic of the Martian Olympus Mons volcano made from six images   (f735a41, f735a42, f735a45 - f735a48)  taken by Viking Orbiter 1 (NASA/JPL) spacecraft.
Date 22.6.1978. Images were taken with violet, green and red filters.
Mosaic covers area ~800×1600 km with resolution ~800 m/pix.
Almost entire 640-km wide Olympus Mons volcano is visible.
North is up and west is left.
Full resolution view (2000×2600) is available here .
Obrázek v plném rozlišení (2000×2600) je dostupný zde.
Kredit/Credit: NASA/JPL/Daniel Macháček.

Obrázek byl vytvořený z šestice snímků (f735a41, f735a42, f735a45 až f735a48) pořízených opět sondou Viking Orbiter 1, tentokrát ale zhruba o dva roky dříve (22.6.1978). Barvu bylo možné získat díky tomu, že snímky byly pořízeny přes barevné filtry (červený, zelený a fialový).  Snímky pokrývají nyní území zhruba 800 km široké a 1600 km dlouhé. Rozlišení je přibližně 800 m/pix a je prakticky shodné s reálným (nejmenší rozlišitelné detaily jsou menší než 2 km). Oproti obr.1 je obrázek natočen tak, aby byl sever nahoře a východ vpravo.
 Na obrázku je možné vidět skoro celý 640 km široký štít sopky (Bleacher et al., 2007) a také okolní útvary, zvané aureoly. Zejména jsou tyto útvary vidět nad Olympem jako zvláštní "zkrabatělý" terén. Předpokládá se, že tyto útvary vznikly tak, že se část masivu Olympus Mons utrhla a sjela do nížiny. Při této události také vznikly až 8 km vysoké prudké svahy dnes ohraničující samotný štít sopky. Je možné, že k utržení části masivu sopky pomohl i led, který se mohl v dávných dobách vyskytovat ve větším množství na úpatích v podobě ledovců. Pozůstatky těchto ledovců existují dokonce na úpatí Olympus Mons dodnes  (Head and Marchant 2007) . Jeden takový "přeživší" ledovec leží při severozápadním okraji štítu. Podobné ledovce (zvané tropické horské ledovce)  byly objeveny i u dalších obřích Marťanských štítových sopek.

(Bleacher et al., 2007): 
Bleacher, J.E., R. Greeley, D.A. Williams, S.C. Werner, E. Hauber, and G. Neukum (2007): Olympus Mons, Mars: Inferred changes in late Amazonian aged effusive activity from lava flow mapping of Mars Express High Resolution Stereo Camera data, Journal of Geophysical Research, 112, E04003.  (via http://www.psi.edu/pgwg/images/feb08image.html).

(Head and Marchant 2007):
Evidence fro non-Polar Ice Deposits in the Past History of Mars. 
James W. Head and David R. Marchant, LPSC 39 #1295, 2008. 

(Jaumann et al., 2007):
Jaumann, R., G. Neukum, T. Behnke, T.C. Duxbury, K. Eichentopf, J. Flohrer, S. van Gasselt, B. Giese, K. Gwinner, E. Hauber, H. Hoffmann, A. Hoffmeister, U. Köhler, K.-D. Matz, T.B. McCord, V. Mertens, J. Oberst, R. Pischel, D Reiss, E. Ress, T. Roatsch, P. Saiger, F. Saiger, F. Scholten, G. Schwarz, K. Stephan, M. Wählisch, and the HRSC Co-Investigator Team (2007): The high-resolution stereo camera (HRSC) experiment on Mars Express: Instrument aspects and experiment conduct from interplanetary cruise through the nominal mission, Planetary and Space Science, 55, 928-952. (via http://www.psi.edu/pgwg/images/feb08image.html).