Dvě tváře Phoebe

Je tomu už skoro deset let, co mezinárodní sonda/družice Cassini dorazila k Saturnově systému a od té doby přináší stále nové a nové poznatky o tomto plynovém obru a jeho okolí.

Cassini se dostala na oběžnou dráhu okolo Saturnu 1. července 2004, ale dnes se zaměřím na události, ke kterým došlo ještě před tím.

Týmu mise se totiž podařil husarský kousek, když úspěšně do plánu letu zahrnuli i blízký průlet okolo jednoho ze Saturnových vnějších měsíců s nepravidelnou dráhou. Takto úspěšný zatím nikdo jiný nebyl navzdory tomu, že měsíců tohoto typu je několik desítek a to nejen okolo Saturnu, ale i okolo Jupiteru.

A tak ještě pár týdnů před samotným příletem sondy k cílové planetě, prolétla Cassini 11. června 2004 jen 2068 kilometrů od měsíce Phoebe.

Obrázek/Figure 1. Saturnian moon Phoebe from the Voyager 2 spacecraft.

Animated gif of images of Phoebe from distance 2.2 milions km.

This images were best images which we had before Cassini's flyby.

Link leads to NASA's Solar System Exploration page.

Kredit/Credit: NASA / JPL.

Phoebe byl znám už přes 100 let a dokonce jsme měli i fotografie ze sondy Voyager 2, která kolem něj v roce 1981 (obr.1). Tehdy jsme však neměli takovou kliku, protože průletová vzdálenost byla asi 2,2 miliónů kilometrů. Jen díky výkonné kameře s teleobjektivem a na poměry vnějších měsíců obřím rozměrům Phoebe mohl Voyager rozlišit měsíc jako kotouček s průměrem okolo 10 pixelů.

Díky těmto obrázkům mohli vědci odvodit dobu rotace, určit polohu pólů, sestavit první hrubou mapu povrchu a v neposlední řadě změřit průměr Phoebe na zhruba 220 kilometrů.

Skutečný průlom v poznání Phoebe ale přinesla až sonda Cassini. Dlouho před jejím průletem okolo měsíce se vědělo, že Cassini bude mít pouze jeden pokus, reparát nepřicházel v úvahu, protože Phoebe je příliš daleko od Saturnu, mimo běžný "dolet" Cassini. Do pozorování se tak měla zapojit naprostá většina přístrojů na sondě. Situace byla o to komplikovanější, že v rámci "úspor" přišla Cassini ještě ve stádiu návrhu o plánovanou pohyblivou robotickou plošinu (viz obr.2). Protože přístroje mají často výhled různými směry, znamenalo to, že sonda se bude muset často otáčet .

Obrázek/Figure 2. Saturn Orbiter /Titan Probe (SOTP), predecessor of Cassini/Huygens.

This spacecraft was planned with scan platform.

Cassini's lacks of similar platform is significant drawback in every close flyby.

Kredit/Credit: NASA / JPL.

Průlet okolo Phoebe očekávala odborná vědecká i laická obec s velkým zaujetím, protože ač Phoebe je těleso relativně malé (vzhledem k planetám či velkým měsícům), předpokládalo se, že se jedná mezi měsíci Saturna o přistěhovalce z Kuiperova pásu. To by znamenalo, že by Cassini provedla první blízký průzkum takového tělesa v historii a lidé by si mohli udělat mnohem bližší obrázek o tom, jak tato tělesa vypadají. Cassini byla (a stále je) také velmi dobře přístrojově vybavenou sondou.

Průlet nakonec vyšel prakticky na jedničku, Cassini sledovala Phoebe s pár pauzami hned několik Phoebijských dní a do pozorování se mimojiné zapojil třeba i palubní radar. Velmi se činil i kamerový systém ISS, který pořídil celkem 554 snímků Phoebe. Během největšího přiblížení Cassini pořídila snímky na kterých je možné spatřit jen ~25 metrů velké detaily (až 12 m/pix, viz třeba zde). Zhruba půl hodiny před a po příletu pořídily kamery sadu snímků, které ukazují celý v tu dobu viditelný povrch při rozlišeních 65-95 m/pix. Tyto snímky byly už několikrát složeny do mozaik, ale žádná z nich není v barvě.

Obrázek/Figure 3. Saturnian moon Phoebe from the Cassini spacecraft.

Mosaic from images which were taken before Cassini's flyby around this enigmatic moon.

Resolution is 60 m/pix. South is approximately at the top and west is to the right. 

Colors are added from images from Cassini's WAC camera and VIMS spectrometer.

Colors are set to approximately natural look. 

Date: 11.6.2004.

Kredit/Credit: NASA / JPL / SSI / UA / Daniel Macháček.

Zajímavé je, že Cassini pořídila pro každou mozaiku barevné snímky ze širokoúhlé kamery a barevné mozaiky přesto nejsou k dispozici. Proč? Odpověď je snadná. Průlet Cassini okolo Phoebe byl skoro bezchybný, navigace skvělá, ale nějaká ta chybička se vloudí vždy. Kamery ISS měly nastaveny příliš dlouhé expoziční doby a tak je velká část snímků Phoebe přeexponována. To se týká prakticky všech barevných snímků a velké části černobílých snímků. Naštěstí většina ČB snímků z nejbližší vzdálenosti, včetně snímků vhodných pro mozaiky, se povedla.

I přesto, že Phoebe je těleso šedivé a barevně nevýrazné, absence jeho barevných obrázků mě vždy provokovala. Takže jsem se nakonec pokusil udělat obě mozaiky, jak před příletem (obr.3), tak i po průletu (obr.4) v barvě. V obou případech byly k dispozici barevné snímky z širokoúhlé kamery WAC, ale ty byly asi z 50% přeexponované. Nakonec jsem se tedy musel poohlédnou po jiném zdroji, ze kterého bych barvu doplnil pro zbývajících 50% povrchu.

Kromě kamer ISS má Cassini na palubě i velmi užitečný zobrazující spektrometr VIMS. Tento přístroj pořizuje snímky, které mají několik set barev a drobné rozdíly mezi nimi mohou prozradit chemické složení povrchu či atmosfér planet či měsíců. Pro mne bylo důležité, že pracuje i ve viditelném záření. Gordan Ugarkovic, známý svými skvělými pracemi, založenými zejména na snímcích z Cassini, kdysi vytvořil užitečný prográmek QUB2RGB, který dokáže extrahovat data ze spektrometru VIMS a zpracovat je do podoby obrazu, který by přibližně vidělo lidské oko. VIMS má ovšem i nevýhody a to velmi nízké rozlišení, velikost výsledných obrázků (max. 64×64 pixelů), snímky jsou často zašuměné a způsob pořízení dat vede často k výrazné deformaci obrazu. Barevné snímky, použité pro nahrazení přeexponovaných částí v barevných snímcích kamery WAC, tak mají relativně nízkou kvalitu, ale přesto je to asi jediné možné řešení při absenci lepších dat. 

Obrázek/Figure 4. Saturnian moon Phoebe from the Cassini spacecraft.

Mosaic from images which were taken after Cassini's flyby around this enigmatic moon.

Resolution is 60 m/pix. South is approximately at the top and west is to the right. 

Colors are added from images from Cassini's WAC camera and VIMS spectrometer.

Colors are set to approximately natural look. 

Date: 11.6.2004.

Kredit/Credit: NASA / JPL / SSI / UA / Daniel Macháček.

Výsledné mozaiky mají obě rozlišení 60 m/pix, použité ČB snímky měly originální rozlišení mezi 58 m/pix a 131 m/pix, přičemž u většiny to bylo 65-90 m/pix. Nejmenší viditelné detaily (třeba krátery) tak mají rozměry asi 100-200 metrů. Všechny snímky s vysokým rozlišením byly pořízeny úzkoúhlou kamerou NAC. Barevné snímky ze širokoúhlé kamery WAC měly rozlišení 612-685 m/pix v případě mozaiky na obrázku 3 a 711-776 m/pix u obrázku 4. Data ze spektrometru VIMS pak měly podobu snímků s rozlišením 5-10 kilometrů. Výčet použitých snímků je přímo na obrázcích, ty které mají před číslem N jsou pořízeny úzkoúhlou kamerou NAC, W odpovídá širokoúhlé kameře WAC (spolu s NAC tvoří kamerový systém ISS) a malé "v" přináleží snímkům ze spektrometru VIMS. Jeden z ČB snímků použitých v obrázku 3 byl silně přeexponován. Existoval sice záložní snímek, ale ten má velmi zvláštní vadu, která vylučuje jeho použití. Naštěstí jej dokázali opravit odborníci ze Space Science Institute (SSI) a použili jej v mozaice PIA 6073. Malou část z této mozaiky jsem pak použil místo přeexponovaných dat.

Vzhledem ke osvětlení povrchu při průletu jsem výsledné mozaiky otočil tak, že jih je nahoře a západ vpravo. Dominantou obou mozaik je kráter Jason, který je na obrázku 3 vlevo a na obrázku 4 vpravo. Díky tomu, že je na obou obrázcích, umožňuje udělat si představu o pozici sondy při snímkování. Ještě vhodnější pro tento účel je jeden z menších kráterů Erginus, což je kráter uvnitř Jasona a je snadno rozpoznatelný podle velmi jasných sesuvů. Na obrázcích je tento kráter ve spodní části Jasona. Jasné sesuvy svědčí v případě Phoebe o zásobách čistého vodního ledu pod jinak velmi tmavým povrchem měsíce. Pátravé oko si kromě myriád kráterů také všimne občasných skalních bloků, rozesetých po povrchu. Některé z nich mají velikost až okolo půl kilometru.

Odložené případy

Po delší pauze se vracím k blogu. Dnešní příspěvek ale není klasickým příspěvkem, spíše je stručným shrnutím toho, co se na blogu neobjevilo, ale objevit mělo.

Před pár týdny jsem se po delší době vrátil k sestavování mozaik kosmických těles a výsledkem byla tato barevná kompozitní mozaika Saturnova měsíce Dione (obr.1) složená ze snímků pořízených kamerami sondy Cassini koncem roku 2011.

Obrázek/Figure 1.
Saturnian moon Dione from the Cassini spacecraft.
Mosaic contains high resolution data from 14 images and color from another 42 (filters UV3, GRN, and IR1). Colors are set to approximately natural look. Original high resolution images had resolution 349 - 476 m/pix, final mosaic has 300 m/pix resolution. Date: 12.12.2011.
Kredit/Credit: NASA / JPL / SSI / Daniel Macháček.

Jako podklad této mozaiky sloužil snímek W1702383598 ze širokoúhlé kamery WAC systému ISS. Mozaika je poskládána z celkem 14-ti snímků z kamery NAC s vysokým rozlišením. Barevná informace pochází z dalších 42 snímků pořízených přes filtry UV3, GRN a IR1. Všechny snímky byly kalibrovány pomocí programu IMG2PNG od Björna Jónssona. Barva byla upravena tak, aby se celkový vzhled Dione blížil tomu, jak by měsíc vidělo běžné lidské oko. Rozlišení použitých snímků bylo 349 až 476 m/pix (pro ČB snímky s vysokým rozlišením) a samotná mozaika byla přepočtena na rozlišení 300 m/pix. Celkem 57 použitých snímků bylo pořízeno 12. prosince 2011 mezi 11:30 až 12:10 UTC. Jedná se o snímky N1702383635 až N1702386031 plus W1702383598.

Bohužel jsem během publikace obrázku zjistil jednu nemilou a jednu milou věc. Tou nemilou je nový automatický filtr v Picase, který automaticky zničí při nahrání vzhled každého obrázku. Vzhledem k tomu jak se člověk snaží parametry každého obrázku co nejlépe nastavit, je každý nevyžádaný zásah velmi iritujíci. Naštěstí zhruba ve stejnou dobu uvolnil Flickr všechna omezení na publikování snímků, pokud se tedy člověk spokojí s jedním Terabajtem místa. Z toho důvodu budou všechny další obrázky na blogu z mého nového konta na Flickru, což je trochu mrzuté, s Picasou jsem byl totiž docela spokojený.

Obrázek/Figure 2.
Asteroid Gaspra from the Galileo spacecraft.
Resolution is 30 m/pix (original images 53.7 m/pix). Image is colorised by lower resolution data
(filters IR-8890, green and violet). Date: 29.10.1991.
Kredit/Credit: NASA / JPL / Daniel Macháček.

Na flickru je zatím výběr z těch nejlepších děl, která jsem vytvořil. Část znají mí čtenáři z blogu, část byla publikována na fóru UMSF. Zde se zastavím u dvou obrázků. Prvním je barevná kompozitní mozaika planetky Gaspra (obr.2), kterou jsem dělal speciálně pro Emily Lakdawallu z Planetary Society. Emily obrázek použila ve velkém překledu všech planetek a komet, které zatím zblízka vyfotily kosmické sondy. Montáž obrázků si můžete prohlédnout v tomto článku. V původní verzi ale zatím publikován nebyl, až nyní na Flickru.
Obrázek je mozaikou ze dvou snímků pořízených 29. října 1991 (c0107318313 a c0107318326) americkou sondou Galileo, která byla tou dobou na cestě k Jupiteru. Barva je ze tří snímků pořízených přes barevné filtry - IR-8890, zelený a fialový (snímky c0107316113, c0107316065 a c0107316078). Rozlišení originálních snímků bylo 54 m/pix, mozaika je zvětšena na 30 m/pix.

Obrázek/Figure 3.
Neptunian moon Triton from the Voyager 2 spacecraft at 500 m/pix.
Kredit/Credit: NASA / JPL / Daniel Macháček.

Druhým obrázkem (obr.3) je opět barevná kompozitní mozaika, tentokrát tělesa, které je zatím konečnou metou lidského snažení o průzkum Sluneční soustavy. Neptunův měsíc Triton je nejvzdálenějším tělesem, které jsme doposud prozkoumali. O tento titul sice přijde za dva roky při průletu sondy New Horizons okolo soustavy Pluto- Charon, ale rozhodně nepřijde o pozici jednoho z nejzajímavějších těles ve Sluneční soustavě. Například i nezkušené oko si snadno povšimne, že Triton má velmi mladý povrch s minimem kráterů. Poblíž okraje srpku lze spatřit tmavé skvrny, které jsou stopami po soptění dusíkových gejzírů a napravo nahoře nedaleko terminátoru je vidět dvojice zmrzlých jezer(?). Povrch Tritonu je stále záhadou a přesný mechanismus vzniku většiny viditelných útvarů je neznámý nebo nejistý. Mozaika je vytvořena ze snímků sondy Voyager 2 (snímky jsou uvedeny v obrázku) a má v plné velikosti rozlišení 500 m/pix. I zde se jedná o kombinaci černobílých snímků s vysokým rozlišením a barevných s nižším rozlišením.

Obrázek/Figure 4.
Advanced astrometric satellite Gaia (ESA).
Kredit/Credit: ESA/ATG medialab; background image: ESO/S. Brunier.

Minulý týden ve čtvrtek (19.12.2013) úspěšně odstartovala evropská astrometrická družice Gaia. Vzhledem k tomu, že ji považuji za jednu z nejvýznamějších vědeckých misí vůbec, napsal jsem článek pro blog kosmonautix.cz. Článek je stručným popisem družice Gaia, jejího vývoje a některých vědeckých cílů.

Obrázek/Figure 5.
Topographic map of Venus at full resolution.
Image has 16,250×13,000 pixels and ~60MB size. PDF version is available here.
Warning! PDF has almost 100 MB and you need powerful viewer and computer.
Kredit/Credit: NASA / JPL / USGS / Russian Academy of Sciences / Arecibo Observatory /
P. G. Ford / G. H. Pettengill / D. B. Campbell / Donald P. Mitchell / Daniel Macháček.

Poslední věc se týká opět Flickru. Jak už jsem se zmínil, obrázky teď mohu nahrávat bez omezení. Toho jsem ihned využil k publikaci mé topografické mapy Venuše. Nyní si tedy můžete prohlédnout mapu v plném rozlišení. V podobě obrázku (obr.5) má plnou velikost 16 250×13 000 pixelů a skoro 60 MB. PDF verze je ještě větší a má skoro 100 MB. K prohlížení doporučuji Sumatru nebo Foxit Viewer.

Maxwellovo pohoří

V planetologii, zejména té experimentální, se stalo dobrým zvykem nedodržovat termíny. Vzhledem k tomu jak je náročné něco k planetám vypustit, navíc aby to ještě fungovalo, je to celkem pochopitelné. Nejsem planetolog, ale také se tímto zařazuji po jejich boku. Měl jsem v plánu psát článek o něčem jiném a tím dodržet nepsané pravidlo jednoho příspěvku za měsíc. Bohužel jsem to nestihl, dojde na něj později. Ale v rámci příprav na plánovaný a zpozděný příspěvek mám nějaké materiály, které by byla škoda nezveřejnit.

Dnešní, krátký příspěvek je věnován pohoří Maxwell Montes na Venuši. Maxwellovo pohoří je velmi složitým útvarem, které se dá trochu přirovnat k Himálájím na Zemi. Část hypotéz také předpokládá, že stejně jako Himáláje vzniklo stlačením vrstev kůry. Zabírá plochu přibližně půl miliónu kilometrů čtverečních a jeho nejvyšší vrcholky se tyčí do výše přes 11 kilometrů.

Zejména obrovská výška spolu se složitostí a různorodostí terénu, dělá z tohoto pohoří výborného kandidáta pro trojrozměrné zobrazení. Naše zatím nejlepší snímky většiny povrchu Venuše pochází od americké sondy Magellan, která obíhala planetu mezi léty 1990 a 1994. Na palubě měla radar se syntetickou aperturou a rádiový výškoměr, které dodávaly užitečná data po více jak dva roky. Radar byl použit ke zmapování skoro celé planety s rozlišením okolo 120-ti metrů (malá část i s rozlišením 60 metrů) a pořizoval záběry hned třemi způsoby. V první části mise mapoval celou planetu s radarem namířeným na planetu směrem vlevo podél trajektorie letu. V druhé části mise byl radar opět namířen vlevo, ale tentokrát pod jiným úhlem, takže se pořízené snímky dají použít pro stereogramy nebo pro vytváření digitálních topografických modelů terénu. Takto byly pořízeny záběry asi 20-ti procent planety. Nakonec Magellan mapoval Venuši tak, že se díval směrem doprava. Tímto způsobem stihl zmapovat okolo 50% planety. Poté radarový systém selhal a sonda byla používána jen k mapování gravitačního pole planety.

Prostřednictvím výborné aplikace Map-a-Planet je možné si prohlédnout radarové snímky Venuše a dokonce si tzv. objednat přes email vybrané části povrchu v libovolném rozlišení. Takhle jsem si objednal sinusoidální mapy Maxwellova pohoří pořízené z vhodných úhlů a v maximálním smysluplném rozlišení 120 metrů na pixel (přesně 118 m/pix). Po částečném odstranění šumu a různých spíše estetických úpravách je výsledkem tento obrázek:

High resolution map of Maxwell Montes as an anaglyph.

With elevations more than eleven kilometers (seven miles) it's highest mountain range on Venus. This anaglyph is made from a stereo and left-look radar images which were obtained by Magellan spacecraft. Image is in sinusoidal projection with north at the top and east to the right. Resolution is 250 m/pix. For full resolution (118 m/pix) anaglyph click HERE (size is ~67 MB). All images were downloaded via an excellent website Map-a-Planet. Cross-eye viewing is possible with the StereoPhoto Maker stereo editor/viewer.

Kliknutím na něj se ale dostanete jen na stereogram při rozlišení 250 m/pix, protože Picassa neumožňuje nahrání plného rozlišení. V plném rozlišení je obrázek stáhnutelný ZDE (upozorňuji, že má skoro 70 MB). Pokud si chcete prohlédnout stereogram jako cross-eye verzi, doporučuji použít velmi užitečný japonský prográmek StereoPhoto Maker. Stačí jej otevřít jako "grey anaglyph", přepnout na "side-by-side" zobrazení a přepnout levou a pravou stranu. Obrázek je orientován tak, že sever je nahoře a východ vpravo.

Samotný popis toho co na něm lze vidět, by byl nadlouho, ale přesto alespoň pár poznámek. V levé části je například možné spatřit menší část náhorní plošiny Lakshmi Planum, místy rozbrázděné sopečnou činností. Sopečného původu jsou jak dlouhé rýhy, tak kráter v dolní části obrázku. Střední části dominuje samotné Maxwellovo pohoří. Pokud by někdo chtěl vědět, kde přesně leží nejvyšší místo Venuše, tak to zatím nevíme. Dostupná data nejsou dostatečně přesná, abychom to mohli zjistit. Konečně v pravé části leží velký (na poměry Venuše) kráter Cleopatra, jehož dno byla zřejmě kdysi zalito lávou. Ta v tomto kráteru navíc nezůstala, ale odtékala ven východním směrem (na obrázku doprava). Přitom vyhloubila hluboký kaňon, který jde vidět v pravé horní části kráteru.

Srdečné pozdravy z Vesty

Obrázek/Figure 1.
Black and white mosaic of the asteroid Vesta from Dawn spacecraft. Images 0006121, 0006122, 0006123, 0006124 were taken by Framing Cameras (FC). Date:  23.8.2011. Altitude: 2747 km. Resolution: ~250 m/pix.
Kredit/Credit: NASA / JPL / MPS / DLR / IDA / Daniel Macháček.

V jednom z minulých příspěvků ("Vestobraní") jsem publikoval dvě mozaiky, vytvořené ze snímků sondy Dawn, ukazující planetku Vestu jako celek. Obě tyto mozaiky (obr.1 a obr.7) byly pořízeny, když Dawn obíhal okolo Vesty po tzv. Survey Orbit, což se dá přeložit jako průzkumná oběžná dráha. V této fázi obíhal Dawn ve výšce něco přes 2700 km a jeho kamery byly schopné zobrazit na Vestě asi půl kilometrové detaily (2× rozlišení kamer). Po dokončení Survey Orbit klesl Dawn o dva tisíce kilometrů níže a v další fázi, označená zkratkou HAMO (High Altitude Mapping Orbit), se uskutečnil průzkum Vesty z výšky okolo 700 km. Později Dawn provedl další změny dráhy, od snížení výšky pod 200 km až po následné postupné zvýšování dráhy a nakonec odlet od Vesty. Více si o fázích průzkumu Vesty můžete přečíst třeba zde. Já se budu věnovat v tomto příspěvku fázi HAMO, protože snímky z této fáze byly již publikovány (Schroeder & Gutier, 2011).

Obrázek/Figure 2.
False color image of Snowman from photographs taken by Dawn's Framing Cameras (FC). Color is derived filtered images with filters F4 (917 nm), F3 (749 nm) and F7 (438 nm).
Date: October-December 2011. Altitude: 680 km. Resolution: 70 m/pix.
Kredit/Credit: NASA / JPL / MPS / DLR / IDA.

Vesta je pokryta velkým množstvím kráterů, ale tři z nich jsou zvláště fotogenické. Díky svému seřazení totiž připomínají obrovského sněhuláka, což je i přezdívka, které se této trojici dostalo (Snowman). Tyto krátery jsou v pravé části obrázku 1. Protože se jedná o velmi výraznou trojici, dostaly její krátery i oficiální názvy po kněžkách, které měly na starosti římské chrámy zasvěcené Vestě. Největší z kráterů, Marcia, má v průměru 58 kilometrů, nejmenší Minucia má průměr 21,5 kilometrů a prostřední Calpurnia je 50 kilometrů velká. Krátery jsou zřejmě velmi oblíbené i u lidí okolo mise Dawn, protože jeden z nejzajímavějších obrázků, které byly zatím oficiálně publikovány, se týká právě "sněhuláka". Pokud kliknete na obrázek č.2, dostanete se na stránku s plnou verzí tohoto obrázku i s podrobným popisem. Obrázek je vytvořen ze snímků s použitím dvou infračervených a jednoho modrého filtru. Co v popisu tohoto obrázku chybí, je způsob jakým byl vytvořen. Z detailů obrázku lze ale usuzovat, že byl použit trojrozměrný model Vesty a na něj byly promítnuty barevné snímky s rozlišením 70 m/pix.

Obrázek/Figure 3.
False color mosaic of Marcia, Calpurnia and Minucia craters ("Snowman")
from Dawn spacecraft.
Mosaic is made from 36 images (0008366 - 0008409 and 0012328 - 0012371) taken by Framing Cameras (FC). Images were taken with filters F4 (917 nm), F6 (829 nm) and F7 (653 nm), which were used as red (F4), green (F6) and blue (F7) images.
Date:  2.10.-28.10.2011. Altitude: ~660 km. Resolution: ~62 m/pix.
Kredit/Credit: NASA / JPL / MPS / DLR / IDA / Daniel Macháček.

Obrázek č.3 se opět týká "sněhuláka", ale tentokrát se jedná o jednoduchou mozaiku, bez reprojekce na trojrozměrný model. Při jejím vytvářením jsem použil celkem 36 snímků (0008366 až 0008409 a 0012328 až 0012371) s filtry F4, F6 a F7 (použité jako kombinace RGB), které pořídil Dawn mezi 2.10.2011 a 28.10.2011. Použité filtry mají nejvyšší propustnost pro vlnové délky 917, 829 a 653 nm, takže obrázek ukazuje povrch Vesty převážně v blízkém infračerveném záření. Snímky byly pořízeny z výšky přibližně 660 kilometrů, při rozlišení okolo 62 m/pix. Rozlišení mozaiky je stejné.

Obrázek/Figure 4.
Saturation enhanced false color mosaic of Marcia, Calpurnia and Minucia craters ("Snowman")
from Dawn spacecraft.
Mosaic is made from 36 images (0008366 - 0008409 and 0012328 - 0012371) taken by Framing Cameras (FC). Images were taken with filters F4 (917 nm), F6 (829 nm) and F7 (653 nm), which were used as red (F4), green (F6) and blue (F7) images.
Date:  2.10.-28.10.2011. Altitude: ~660 km. Resolution: ~62 m/pix.
Kredit/Credit: NASA / JPL / MPS / DLR / IDA / Daniel Macháček.

Obrázek č.4 ukazuje stejnou mozaiku jako na obr.3 se zvýšenou sytostí barev. Více tak vyniknou rozdíly ve složení povrchu. Například světlá modrá a modrozelená barva odpovídá zřejmě čerstvě odhalenému povrchu. Patrný je její častý výskyt v obou větších kráterech, které jsou si podobné nejen barvami, ale i texturou a detaily. Také se v nich a jejich nejbližším okolí vyskytují balvany, či spíše skaliska, z nichž ty největší se svou velikostí rovnají stadiónu (~200 metrů). Z těchto indicií se dá usoudit, že vznikly pravděpodobně ve stejnou dobu dopadem dvojité planetky, zatímco třetí, nejmenší kráter, je starší.

Obrázek/Figure 5.
False color mosaic of Matronalia Rupes from Dawn spacecraft.
Mosaic is made from 43 images (0007454 - 0007489, 0008286 - 0008313, 0008542 - 0008553, FC21A0012474 - 0012493 and 0013279) taken by Framing Cameras (FC). Images were taken with filters F4 (917 nm), F6 (829 nm) and F7 (653 nm), which were used as red (F4), green (F6) and blue (F7) images.
Date:  30.9.-29.10.2011. Altitude: ~720 km. Resolution: ~67 m/pix.
Kredit/Credit: NASA / JPL / MPS / DLR / IDA / Daniel Macháček.

Protože jsem mozaiku se sněhulákem publikoval v hrubé formě (nevyčištěnou od šumu) již dříve na fóru UMSF, chtěl jsem do příspěvku dát i něco úplně nového. Nakonec jsem vybral jeden z nejvýraznějších srázů Vesty.
Obrázek č.5 je mozaikou 20 kilometrů vysokého srázu Matronalia Rupes (Hoenboom, et al. 2012). Mozaiku jsem vytvořil z celkem 43 snímků (0007454 až 0007489, 0008286 až 0008313, 0008542 až 0008553, FC21A0012474 až 0012493 a 0013279), které Dawn pořídil mezi 30.9.2011 a 29.10.2011. Snímky byly pořízeny z výšky okolo 720 kilometrů a rozlišením, shodným s mozaikou, 67 m/pix. Mozaika je opět vytvořena ze snímků s filtry F4, F6 a F7. Tyto filtry totiž umožňují lépe zobrazit barevné rozdíly povrchu Vesty.

Obrázek/Figure 6.
Contrast enhanced false color mosaic of Matronalia Rupes from Dawn spacecraft.
Mosaic is made from 43 images (0007454 - 0007489, 0008286 - 0008313, 0008542 - 0008553, FC21A0012474 - 0012493 and 0013279) taken by Framing Cameras (FC). Images were taken with filters F4 (917 nm), F6 (829 nm) and F7 (653 nm), which were used as red (F4), green (F6) and blue (F7) images.
Date:  30.9.-29.10.2011. Altitude: ~720 km. Resolution: ~67 m/pix.
Kredit/Credit: NASA / JPL / MPS / DLR / IDA / Daniel Macháček.

Obrázek č.6 je stejná mozaika jako na obr.5, ale tentokrát je zvýrazněn kontrast a mírně i sytost. I když jak obr.5, tak obr.6 mají trošku jiné barevné podání než mozaiky sněhuláka, i zde modrá barva odpovídá čerstvě odhalenému povrchu. Modré jsou v mozaice zejména čerstvější krátery a sesuvy na prudkých svazích.
Na závěr jsem zařadil mozaiku Vesty z příspěvku Vestobraní. Z této mozaiky je možné si udělat představu, kterou část Vesty obrázky č.5 a č.6 zabírají. Sráz Matronalia Rupes je dobře vidět v její pravé části.

Obrázek/Figure 7.
Approximately true color mosaic of the south polar region of the asteroid Vesta. All used images are named in the image. Color is obtained from images, which were taken with F7 (as red), F2 (as green) and F8 (as blue) filters. Date: 12.-18.8.2011. Altitude: ~2750 km. Original images had resolution ~260 m/pix, mosaic is resampled to resolution 200 m/pix.
: NASA / JPL / MPS / DLR / IDA / Daniel Macháček.

Reference:

Schroeder & Gutier, 2011:
Nathues, A., H. Sierks, P. Gutierrez-Marques, S. Schroeder, T. Maue, I. Buettner, M. Richards, U. Chistensen, U. Keller, DAWN FC2 RAW (EDR) VESTA IMAGES V1.0, DAWN-A-FC2-2-EDR-VESTA-IMAGES-V1.0, NASA Planetary Data System, 2011.

Hoenboom, et al 2012:
Hoenboom, T., Schenk, P., White, O.L., Williams, D., Hiesinger, H., Garry, William Brent, Yingst, R.A., Buczkowski, D.L., McCord, T.B., Jaumann, R., Pieters, C., Gaskell, R.W., Schmedemann, N., Marchi, S., Nathues, A., Le Corre, L., Roatsch, T., Preusker, F., DeSanctis C., Filacchione, G., Raymond, C.A., Russell, C.T., and Dawn Team (2012). Geologic mapping of the AV-11 Pinaria quadrangle of asteroid 4 Vesta. Lunar and Planetary Science Conference 2012, 19.-23. März 2012, The Woodlands, Texas, USA.

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.

Vestobraní

Původně měl být tento příspěvek věnován měsícům Uranu, ale před pár dny byly konečně publikovány "syrové" obrázky planetky Vesty z kamer sondy Dawn a já to nemohl nechat být jen tak. Abych to trochu osvětlil, tato data měla být původně publikována již na přelomu roku 2011/2012, což se nakonec málem i podařilo. Pak se situace zkomplikovala tím, co vždy věci komplikuje, a to politikou. Pokud vás zajímají podrobnosti (týkající se zejména sporů ohledně souřadnicového systému Vesty) můžete si je přečíst třeba zde. Nakonec se situace zřejmě vyřešila a data byla publikována. No a protože zpoždění nabralo téměř rok, během kterého jsem se často s očekáváním díval na stránky archivů PDS, zda už snímky nebyly zpřístupněny, tak jsem nynější možnost si je konečně prohlédnout přijal s nadšením.

Stálo to čekání za to? Určitě!
Dawn strávil u Vesty přes jeden rok a během tohoto roku bylo publikováno mnoho snímků z palubních kamer FC (Framing Cameras). Problémem je, že snímky byly publikovány takovým stylem, že se už málokdy daly smysluplně upravit, takže nebyly zajímavé pro amatéry mého ražení. Publikováním ojedinělých snímků také člověk těžko vnímá data v širším kontextu. A to je přesně to co nechybí publikovaným obrázkům. Jednotlivé sekvence snímků na sebe krásně navazují a Vesta z nich vystupuje jako svébytné těleso se zajímavou geologií a to jsou zatím dostupné jen snímky z vyšší orbity (přílet k Vestě až oběhy v rámci fáze HAMO). Jednu takovou sekvenci (obrázky 0006236 až 0006314), z 24. srpna minulého roku, jsem zběžně zpracoval do animace, ze které je patrný vzájemný pohyb sondy Dawn i rychlá rotace Vesty, díky které se na Vestě rychle mění světelné podmínky (je to patrné na stínech). V animaci lze vidět část oblasti okolo jižního pólu Vesty i s centrální "superhorou". Snímky byly pořízeny z výšky 2750 kilometrů s rozlišením okolo 270 m/pix.

Example image sequence of Vesta from Dawn spacecraft.
Animated sequence of images 0006236 - 0006314, which were taken by the Framing Cameras (FC). South polar region (impact basin Rheasilvia) of the asteroid Vesta is visible. Date: 24.8.2011. Altitude: ~2750 km. Resolution: ~270 m/pix.
Kredit/Credit: NASA / JPL / MPS / DLR / IDA / Daniel Macháček.

Snímky obecně mají výbornou kvalitu a to i navzdory tomu, že byly zatím publikovány jen nekalibrované verze. Bohužel byly pořizovány často z velmi velkým časovým odstupem (minuty), což u tak rychle rotující planetky, jakou je Vesta, vede k tomu, že je velmi obtížné z nich vytvářet mozaiky. Po několika snímcích se totiž Dawn už díval na Vestu z úplně jiné strany! Pokud je ale snímků jen pár, řekněme třeba čtyři snímky 0006121 až 0006124, z 23.8.2012, pak se ještě dají do mozaiky spojit. Výsledná černobílá mozaika je vidět na obrázku č.1. Dawn pořídil snímky z výšky 2747 km s rozlišením čtvrt kilometru na pixel.

Obrázek/Figure 1.
Black and white mosaic of the asteroid Vesta from the Dawn spacecraft. Images 0006121, 0006122, 0006123, 0006124 were taken by Framing Cameras (FC). Date:  23.8.2011. Altitude: 2747 km. Resolution: ~250 m/pix.
Kredit/Credit: NASA / JPL / MPS / DLR / IDA / Daniel Macháček.

Mozaika na obr.1 představuje maximum, které je možné ze snímků běžně vytvořit. Navíc všechny snímky vhodné pro takové mozaiky jsou jen černobílé (při jejich snímkování byl použit jediný širokospektrální filtr). Jak tedy vytvořit větší barevný obrázek Vesty? Jednou z možností, je vytvoření 3D modelu a reprojekce vhodných snímků na tento model. Takový postup volí samotný tým, který sestrojil kamery FC. Zatím sice nepublikoval žádnou rozsáhlejší mozaiku, ale v budoucnu ji můžeme očekávat. Protože nemám zatím takové zkušenosti s 3D grafikou, sestrojil jsem svou vlastní barevnou variantu mozaiky Vesty jiným způsobem. Jeden z posledních snímků Vesty, na kterém je vidět (téměř) celá, je snímek 0003520. Ten jsem použil jako podkladový snímek (po trojnásobném zvětšení), na který jsem potom pomocí metody warpování umístil jednotlivé obrázky, resp. už jejich barevné kompozice, ve vyšším rozlišení. Výsledná mozaika Vesty v rozlišení 200 metrů na pixel je na obr.2. Použité snímky jsou vypsány v textu na obrázku. Barva je získána ze snímků pořízených přes filtry F7 (červená), F2 (zelená) a F8 (modrá). Výsledná hnědavá barva odpovídá přibližně barvě Vesty ve viditelném světle. Na tomto místě musím poděkovat jednomu ze členů rodiny UMSF, Stefanovi, který nedávno publikoval malou, ale užitečnou kompozici tří planetek v přibližně reálných barvách. Tuto kompozici jsem využil při závěrečném dolaďování barvy mozaiky.
Pozorný čtenář si zřejmě velmi rychle všimne zvláštních stínů na této mozaice. Důvod je celkém jednoduchý. I když barva snímku blízká reálné, Vestu jako takovou bychom takhle nikdy vidět normálně nemohli. Jedná se totiž o mozaiku jižní polokoule Vesty, přičemž jižní pól je přibližně uprostřed. Díky tomu, že Vesta se otáčí jednou za 5 hodin (+ pár minut), mění se stíny tak rychle, že není možné nalézt dostatek snímků větších oblastí Vesty při stejném osvětlení a při podobné vzájemné poloze Vesty a sondy. Nejschůdnější variantou bylo použití snímků s co největším osvětlením s nejmenším výskytem stínů. Výsledná mozaika tak ukazuje polární oblast Vesty v téměř plném osvětlení, což je pohled, který reálně nikdy nespatříme.

Obrázek/Figure 2.
Approximately true color mosaic of the south polar region of the asteroid Vesta. All used images are named in image. Color is obtained from images, which were taken with F7 (as red), F2 (as green) and F8 (as blue) filters. Date: 12.-18.8.2011. Altitude: ~2750 km. Original images had resolution ~260 m/pix, mosaic is resampled to resolution 200 m/pix.
: NASA / JPL / MPS / DLR / IDA / Daniel Macháček.

To co je nevýhodou u mozaik, je výhodné u stereoskopických obrázků. Už dva po sobě pořízené černobílé obrázky jsou natolik odlišné, že je možné je zobrazit v podobě stereogramů. Obrázky č.3a,b představují takové stereogramy, na kterých je vidět relativně mladý kráter Cornelia z výšky 686 kilometrů (rozlišení je 64 m/pix). Použité snímky 0010191 a 0010192 byly pořízeny 13.10.2012.

Obrázek/Figure 3a,b.
Stereo images of the Cornelia crater on the asteroid Vesta made from images 0010191 and 0010192. Date: 13.10.2011. Altitude: 686 km. Resolution: 64  m/pix.
Kredit/Credit: NASA / JPL / MPS / DLR / IDA / Daniel Macháček.

Původně jsem měl v plánu udělat ještě další mozaiku jako je na obr.2, ale nakonec jsem to (prozatím) zavrhl z časových důvodů. Barva Vesty je totiž ve viditelném světle velmi monotónní. Kamery systému FC nejsou ale omezeny jen na viditelné světlo. Jsou schopny snímat i v oblasti blízkého infračerveného pásma. Pokud se podíváme na Vestu v této oblasti elektromagnetického záření, naskytne se nám úplně jiný pohled.
Na obrázku 4 lze vidět celkem šest jednotlivých podobrázků, po třech ve dvou sloupcích. Pravý sloupec je tvořen skoro stejnými obrázky jako levý. Jediným rozdílem je extrémně zvýšená sytost barev. Všechny snímky byly pořízeny 30.10.2011 z výšky 725 km s rozlišením 68 m/pix. Dvojice nahoře je vytvořena ze snímků 0013829, 0013824 a 0013830, pořízených přes filtry (po řadě) F7, F2 a F8. Jsou to stejné filtry jako u mozaiky na obr.2. Každý z filtrů kamer FC pokrývá pásmo zhruba 40 nm široké, přičemž filtry F7, F2 a F8 mají největší propustnost na vlnových délkách 653, 555 a 438 nm (ve viditelném světle). Prostřední dvojice je vytvořená ze stejných snímků s filtry F7 a F2 jako horní dvojice, ale místo jako červený snímek byl použit snímek 0013826, pořízený přes filtr F4 s nejvyšší propustností při vlnové délce 917 nm, tedy v infračerveném pásmu (začíná zhruba u vlnové délky 740 nm). Na obrázku jsou najednou viditelné rozdíly v barvách různých terénů, které svědčí o jiném složení povrchových vrstev. Na poslední, spodní dvojici obrázků jsou tyto rozdíly viditelné ještě lépe. Tentokrát byl jako zelený obrázek použit snímek 0013828, pořízený s dalším infračerveným filtrem F6 (nejvyšší propustnost na 829 nm).

Obrázek/Figure 4.
Comparison of images of the region around Antonia crater (it's in top right part of the images) on Vesta in different filters. Images (center wavelength of the filter): 0013824 (555 nm), 0013826 (917 nm), 0013828 (829 nm), 0013829 (653 nm), 0013830 (438 nm). Left top image is in approx. true color, others are all false color images. Images in right column are higly saturated versions of the images in the left column. Date: 30.10.2011. Altitude: 725 km. Resolution: 68  m/pix.
Kredit/Credit: NASA / JPL / MPS / DLR / IDA / Daniel Macháček.

Na závěr jsem si nechal dva obrázky jižní hory, které dále demonstrují vliv filtrů na vzhled výsledných obrázků. První obrázek (obr.5) je ze tří snímků 0005756, 0005761 a 0005755 opět pořízených přes filtry F7, F2 a F8, dne 20.8.2011. Takhle nějak vypadá Vesta ve viditelném světle z výšky 2713 km a při rozlišení 258 m/pix.

Obrázek/Figure 5.
Approx. true color image of the south polar mountain in center of the Rheasilvia crater. Images 0005756, 0005761, 0005755. Date: 20.8.2011. Altitude: 2713 km. Resolution: 258 m/pix.
Kredit/Credit: NASA / JPL / MPS / DLR / IDA / Daniel Macháček.

Podstatně barevnější obrázek č.6 je ze snímků 0003573, 0003572 a 0003571 pořízených přes filtry F2, F3 a F4, dne 6.8.2011 z výšky 2717 km, při rozlišení 256 m/pix.

Obrázek/Figure 6.
False color image of the south polar mountain in center of the Rheasilvia crater. Images 0003573, 0003572, 0003571. Date: 6.8.2011. Altitude: 2717 km. Resolution:  256 m/pix.
Kredit/Credit: NASA / JPL / MPS / DLR / IDA / Daniel Macháček.

Reference:

Všechny zde publikované obrázky jsou vytvořeny ze snímků publikovaných v práci SCHROEDER&GUTIER2011.

SCHROEDER&GUTIER2011:
Nathues, A., H. Sierks, P. Gutierrez-Marques, S. Schroeder, T. Maue, I. Buettner, M. Richards, U. Chistensen, U. Keller, DAWN FC2 RAW (EDR) VESTA IMAGES V1.0, DAWN-A-FC2-2-EDR-VESTA-IMAGES-V1.0, NASA Planetary Data System, 2011.

Bude Curiosity pátrat po marťanech?

6.8.2012 ráno o půl osmé (5:31 UTC) úspěšně přistálo na Marsu americké vozítko Curiosity (MSL - Mars Science Laboratory). To je samozřejmě událost takového významu, že ji neopomenou připomenout prakticky všechny významné zpravodajské servery i další média. A do koloritu zpravodajského frmolu okolo přistání na Marsu vždy patří na prvním místě zdůraznit, že hlavním cílem mise je pátrat po životě na Marsu. Stačí si dát do vyhledávače slovo "život" a "Curiosity", popř. cizojazyčné ekvivalenty. Protože mezi vědecké úkoly nepatří ve skutečnosti pátrání po životě, ale zkoumání toho, jestli Mars byl, či je, obyvatelnou planetou, rozhodl jsem se, že udělám výjimku a napíšu příspěvek, který nebude o nějakých mých nových obrázcích, ale ve kterém budu spílat médiím a proklínat novináře, že si poctivě neschánějí informace. Nakonec jsem ale zjistil, že vědci si skutečně brousí zuby na možnost, že by našli život, ať už současný či minulý, takže příspěvek nakonec nespílá, ale vysvětluje (aspoň doufám).

Obrázek/Figure 1.
Anaglyph of the Gale crater based on DTM from HRSC camera images. MSL landing site is located approx. in the black circle. North is up and resolution is 50 m/pix.
Kredit/Credit: ESA/DLR/FU Berlin (G. Neukum)/K. Gwinner/Daniel Macháček.

Curiosity ("Zvídavost") přistála v kráteru Gale, který leží na hranici dvou velmi rozdílných území - Terra Cimmeria a Elysium Planitia (kráter i místo přistání lze nalézt v mé mapě Marsu, kterou jsem před dvěma dny aktualizoval). Tento kráter si můžete prohlédnout ve 3D na stereogramu (anaglyf) na obr.1. Obrázek byl vytvořen z digitálního modelu terénu (DTM) vytvořeném ze snímků kamery HRSC sondy Mars Express. Anaglyf byl vygenerován programem MicroDEM. Rozlišení je 50 metrů na pixel. MSL přistála přibližně v oblasti vyznačené černým kroužkem vlevo nad centrální horou (Aeolis Mons). Tato hora je nesporně dominantou kráteru a tyčí se do výše asi 5,5 kilometru nad okolní terén, takže je srovnatelná s nejvyššími vrcholky na Zemi. Z hlediska možnosti dřívějšího výskytu života jsou ale zajímavější jiné útvary. V okolí kráteru Gale jsou patrné kanály a jeden velký dokonce ústí do samotného kráteru. Je tedy možné, že se zde v minulosti nacházelo větší množství vody, což nakonec potvrzují i záběry ze zobrazovacích spektrometrů okolo Marsu obíhajících družic, které zjistily na jeho dně hydratované minerály (pěkný přehled s obrázky je třeba zde).

Obrázek/Figure 2.

Scientific instruments on the MSL (Curiosity) rover.
Kredit/Credit: NASA/JPL.

Mít alespoň teoretickou šanci najít na cizí planetě život, či nějaké pozůstatky minulého života, vyžaduje sadu sofistikovaných vědeckých experimentů opírajících se o velmi citlivé přístroje. A takových má Curiosity na palubě hned několik (viz obr.2) (viz třeba Grotzinger et al., 2012 nebo MSL Science Corner). Zde je jejich seznam s velmi stručným popisem:

• APXS (Alpha-Particle X-ray Spectrometer)
  Rentgenový spektrometr, který detekuje specifické rentgenové záření indukované ve zkoumaných materiálech proudem alfa částic (zdrojem je curium 244). Je umístěn na robotickém rameni. Umožňuje zjistit výskyt jednotlivých chemických prvků zhruba od 100 ppm (liší se dle prvku).
• ChemCam (Laser-Induced Remote Sensing for Chemistry and Micro-imaging)
  Kombinuje laserový spektrometr typu LIBS (Laser-Induced Breakdown Spectrometer) s kamerou RMI (Remote Micro-Imager). Zatímco laserový spektrometr určuje chemické složení povrchové vrstvičky povrchu na vzdálenost až 7 metrů, RMI pořizuje snímky (1024×1024 pixelů) stejné oblasti při rozlišení 0,7 mm, což umožňuje zasadit celé měření do širšího kontextu.
• CheMin (Chemistry and Mineralogy)
  Součást analytické laboratoře na palubě MSL. Zkoumá vzorky metodou rentgenové difrakce a fluorescence. Určuje mineralogické složení vzorků a to i v případě, že obsahují více různých minerálů.
• DAN (Dynamic Albedo of Neutrons)
  Aktivní/pasivní neutronový spektrometr určený k měření výskytu látek obsahujích vodík (hydratované minerály, vodní led) do hloubky asi 1 metr pod vozítkem.
• MAHLI (Mars Hand Lens Imager)
  Barevná kamera umístěna na robotickém rameni. Je schopná zaostřit na objekty vzdálené od vzdálenosti 20,4 mm až po nekonečno. Rozlišení je z nejbližší vzdálenosti 13,9 mikrometrů při velikosti snímku 1600×1200 pixelů. Sada bílých a UV diod umožňuje fotit i v noci a také pátrat po fluorescenčních materiálech.
• MARDI (Mars Descent Imager)
  Sestupová barevná kamera. Pořizovala snímky sestupu (1648×1200 pixelů při ~4 snímcích za sekundu) od doby těsně před odhozením tepelného štítu až po pár minut po přistání. V budoucnu může snímkovat terén pod vozítkem. Rozlišení bylo asi 75 cm z výšky jeden kilometr.
• Mastcam (Mast Camera)
  Dvojice barevných kamer umístěných 1,97 metru nad povrchem Marsu na stožáru RSM (Remote Sensing Mast). Jedna z kamer má ohniskovou vzdálenost 34 mm a rozlišení zhruba 22 cm na jeden kilometr, druhá kamera 100 mm a rozlišení 7,4 cm na jeden kilometr. Kamery pořizují snímky s rozlišením 1200×1200 pixelů a video při rozlišení 1280×720 a ~8-mi snímcích za sekundu (~8 fps) nebo 1200×1200 a ~4 fps.
• RAD (Radiation Assessment Detector)
  Analyzátor energetických částic. Sleduje galaktické kosmické záření, nabité částice ze Slunce, sekundární neutrony a další částice vznikající přímo na povrchu Marsu nebo v atmosféře. Umožní přesněji odhadnou radiační zátěž pro případné budoucí lidské průzkumníky Marsu.
• REMS (Rover Environmental Monitoring Station)
  Soustava několika přístrojů sledujících šest parametrů prostředí - rychlost a směr větru, relativní vlhkost atmosféry, tlak, teplotu atmosféry a povrchu, ultrafialové záření.
• SAM (Sample Analysis at Mars)
  Součást analytické laboratoře MSL obsahující tři přístroje - kvadrupólový hmotový spektrometr (QMS), plynový chromatograf (GC) a laserový spektrometr (TLS). Umožňuje detekovat i složitější organické sloučeniny (s 15-ti a více atomy uhlíku) a dokonce určit i jejich chiralitu. Citlivost u některých sloučenin je v jednotkách ppb.

Kromě toho byla prováděna měření během průletu atmosférou pomocí experimentu MEDLI (Mars Science Laboratory Entry, Descent, and Landing Instrument), jehož detektory byly umístěny na tepelném štítu. Dále jsou ve výbavě MSL čtyři navigační kamery (Navcam) a čtyři kamery (Hazcam) pomáhající předvídat možné nebezpečné situace (kolize s terénem apod.).

Přístrojové vybavení je tedy bohaté, ale je možné s těmito přístroji zjistit život?
Vědci se vždy rádi připravují na události, které se dají předvídat. A proto není divu, že se našli i takoví, kteří rozebírají právě možnosti detekce tzv. biosignatur, tzn. známek minulého či současného života, pomocí přístrojů na palubě Curiosity (Summons, et al., 2011) . Zde je upravený seznam ze (Summons, et al., 2011), který stručně popisuje možnosti jak a čím (v rámci kterého experimentu) by mohla MSL nalézt stopy po životě, a informací o tom, jak průkazně by se dala takto dokázat existence minulého či současného života na Marsu:

1. Morfologie organismů (určení biosignatur dle tvaru):
   Experiment: MAHLI.
   Organizmy, jejich fosílie či skořápky musí být minimálně 100 mikrometrů velké. Protože předpokládané životní formy na Marsu budou mikroskopické, je pravděpodobnost detekce malá. Případný objev by ale mohl být velmi průkazný.
2. Biogenní sedimenty, mikrobiální povlaky apod.:
   Experiment: MAHLI, MastCam.
   Je málo pravděpodobné, že by podařilo objevit takovou vrstvu, i když snímky z družice MRO ukazují odhalené vrstvy na úpatí Aeolis Mons. Průkaznost objevu by byla střední.
3. Diagnostické organické molekuly, organický uhlík:
   Experiment: SAM, ChemCam (při velkých množstvích).
   Zde existuje velmi dobrá šance, pokud tedy je na Marsu život. Objev by byl velmi průkazný.
4. Isotopické stopy:
   Experiment: SAM.
   Důležitý je kontext měření, výsledky můžou být jen obtížně interpretovatelné. Průkaznost objevu by byla střední.
5. Biomineralizace a látky změněné biologickou činností:
   Experiment: CheMin, možná MAHLI, SAM a APXS.
   Specifické minerály by měly být zjistitelné, užitečné můžou být i fotografie tvarů těchto minerálů (otázkou je, zda má MAHLI dostatečné rozlišení). Průkaznost objevu by byla malá.
6. Netradiční výskyt chemických látek v prostoru:
   Experiment: SAM, CheMin, ChemCam (při velkých množstvích).
   Distribuce prvků jako je uhlík, dusík či síra. Průkaznost objevu by byla malá (samostatně).
7. Výskyt biogenních plynů:
   Experiment: SAM.
   SAM je velmi citlivý přístroj pro detekci biogenních plynů. Průkaznost objevu by byla velká (např. u metanu).

Ze seznamu je patrné, že Curiosity může se štěstím známky života na Marsu objevit, pokud skutečně na Marsu život někdy byl a vyskytoval se i oblasti kráteru Gale. A tak mnozí novináři, snažící se psát co nejsenzačněji, nakonec zase až tak moc nepřeháněli.

Obrázek/Figure 3.

Best to date (few hours old) official mosaic from MSL (MastCam camera). In the center of this image is Aeolis Mons ("Mount Sharp"). Rim of the Gale crater is visible in distance.
Kredit/Credit: NASA/JPL-Caltech/MSSS.

Nakonec menší galerie toho nejlepšího co zatím z MSL došlo na Zemi. Na obr.3 je zatím nejlepší oficiální panoráma z barevných snímků kamery MastCam, které JPL publikovalo sotva před pár hodinami. Uprostřed je vidět úpatí hory Aeolis Mons (neoficiálně "Mount Sharp") s postranními kaňony a pásmem tmavších písečných dun a po krajích mozaiky jsou v dáli patrné okraje kráteru Gale.

Obrázek/Figure 4.

Best to date complete mosaic from MSL by Björn Jónsson. Mosaic was made from Navcam images and then colorized by MastCam images.
Kredit/Credit: NASA/JPL-Caltech/MSSS/Björn Jónsson.

Obrázek č.4 je asi nejlepší kompletní panoráma, které vytvořil Björn Jónsson ze snímků kamer Navcam, které poté obarvil barvou ze zmenšených snímků kamer Mastcam (snímky v plném rozlišení ještě nebyly v té době k dispozici).

Obrázek/Figure 5.

Amazing anaglyph made from MSL Navcam images by James Canvin.
Kredit/Credit: NASA/JPL/James Canvin.

Zřejmě nejlepším anaglyfem (3D obrázek) pořízeným z paluby MSL je zatím obrázek vytvořený Jamesem Canvinem ze snímků navigačních kamer Navcam (obr.5).

Obrázek/Figure 6.

Rim of the Gale crater from Mastcam images. This mosaic has ~2× better resolution than fig.3.
Kredit/Credit: NASA/JPL/MSSS/Daniel Macháček

Obrázek č.6 je mozaika okraje kráteru Gale ze snímků 34 mm kamery MastCam, které byly zveřejněny před nějakými čtyřmi hodinami. Oproti mozaice z JPL (obr.3) má asi 2× vyšší rozlišení a protože nebyly provedeny žádné operace, které deformují obraz, disponuje plným rozlišením publikovaných "raw" snímků (oproti originálům jsou tyto veřejně dostupné snímky komprimované ztrátovou kompresí, snímky v plné kvalitě budou pro veřejnost dostupné až za několik měsíců).

Posledním příspěvkem do galerie není obrázek, ale video, které vytvořili v Malin Space Science Systems ze snímků, resp. zatím jen jejich náhledů (!) kamery MARDI během sestupu MSL k Marsu. Snímky v plném rozlišení jsou zatím nahrány v paměti MSL a pomalu jsou přetahovány na Zemi. Zhruba za měsíc by měly být staženy všechny. Poté tohle video uvidíme v plném rozlišení 1648×1200 pixelů!

Reference:

(Grotzinger et al., 2012):
Grotzinger, J.P., J. Crisp, A.R. Vasavada, R.C. Anderson, C.J. Baker, R. Barry, D.F. Blake, P. Conrad, K.S. Edgett, B. Ferdowsi, R. Gellert, J.B. Gilbert, M. Golombek, J.Gómez-Elvira, D.M. Hassler, L. Jandura, M. Litvak, P. Mahaffy, J. Maki, M. Meyer, M.C. Malin, I. Mitrofanov, J.J. Simmonds, D. Vaniman, R.V. Welch, and R.C. Wiens, 2012. Mars Science Laboratory mission and science investigation, Space Science Reviews, online first, doi: 10.1007/s11214-012-9892-2. Available here.

(Summons, et al., 2011):
R.E. Summons, J.P. Amend, D. Bish, R. Buick, G.D. Cody, D.J. Des Marais, G. Dromart, J.L. Eigenbrode, A.H. Knoll, D.Y. Sumner, Preservation of Martian organic and environmental records: final report of the Mars Biosignature Working Group. Astrobiology 11, 2 (2011). doi:10.1089/ast.2010.0506. Available here.