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Autor: Ralph-Mirko Richter / 09. Mai 2010, 11:17 Uhr

Mars in HD und 3D

Das ursprüngliche Konzept von Malin Space Science Systems (MSSS) sah vor, dass die beiden Mast-Kameras des Mars Science Laboratory Rovers Curiosity weitgehend identisch zu denen in den Marsrovern Spirit und Opportunity sein sollten. Als Verbesserung sollte eine mittels 15-fachem Zoom zwischen 6,5 und 100 Millimetern stufenlos variierbare Brennweite verwendet werden. Leider warf die NASA dieses Konzept 2007 aus Kostengründen über Bord. Jetzt will man mehr, angeregt auch durch den Filmregisseur James Cameron.

Quelle: NASA, MSSS, Planetary.org
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Die Mastkameras des zukünftigen Marsrovers Curiosity verfügen über einen Aufbau, welcher mit dem der Panoramakameras der beiden aktuellen Rover Spirit und Opportunity vergleichbar ist. Zwei Kameras sind an der Spitze eines Kameramastes montiert und können zeitgleiche Aufnahmen ihrer Umgebung anfertigen. Durch die Überlagerung dieser Aufnahmen kann man dabei auch dreidimensionale Bilder erzeugen. Der wissenschaftliche Sinn dieser Aufnahmen besteht darin, dass man anhand dieser 3D-Bilder einen besseren wissenschaftlichen Zusammenhang bei der Analyse der verschiedenen geologischen Formationen und der Auswertung der durch die anderen Instrumente gesammelten Daten herstellen kann. Aus technischer Sicht sind diese 3D-Bilder sogar extrem wichtig, da durch sie die Steuerung eines Rovers durch ein ansonsten völlig unbekanntes Gelände ungemein erleichtert wird.

Die PanCams der beiden aktuellen Rover sind identisch und verfügen über eine feste Brennweite von 43 Millimetern. Das Gesichtsfeld beträgt dabei 16 x 16 Grad. Der gegenseitige Versatz der beiden Kameras um 30 Zentimeter hat zur Folge, dass man in Entfernungen von minimal 5 Metern bis hin zu maximal etwa 100 Metern dreidimensionale Bilder anfertigen kann.

Unter Sparzwang entschied man sich vor 3 Jahren, das ursprünglich geplante Kamerasystem zu vereinfachen. Entwickelt und gebaut wurden zwei Kameras mit fest eingestellten Brennweiten von 34 bzw. 100 Millimetern. Dabei sind die Gesichtsfelder der Kameras relativ begrenzt und betragen lediglich 15 bzw. 5 Grad. Um damit einen größeren Bereich abzudecken, sollen die gewonnenen Einzelbilder zu Panoramen zusammengefügt werden. Der weitere mechanische und elektronische Aufbau der beiden Kameras ist dagegen nach wie vor identisch. Die dadurch erreichte Kosteneinsparung belief sich auf 1,5 Millionen US-Dollar.

Malin Space Science Systems

Die Kamera mit der 100er Brennweite.
(Bild: Malin Space Science Systems)
Diese beiden von der NASA festgelegten Kameras wurden dann auch von MSSS hergestellt, getestet und am 17. März 2010 an das JPL geliefert. Dort wurden sie einer weiteren Funktionsprüfung und einem Kontaminationstest unterzogen. Nach dem Abschluss dieser Überprüfungen wurden die Kameras bis zum Einbau in Curiosity, welcher Anfang 2011 stattfinden soll, eingelagert.

Nachdem die NASA bzw. das JPL diese beiden Kameras jetzt fest in der Hand hielt, setzte allerdings ein Umdenken ein. Die NASA unterbreitete MSSS das Angebot, die im März gelieferten Kameras nachträglich gegen zwei andere Systeme auszutauschen, welche dem ursprünglichen Konzept entsprechen und somit auch über die ehemals vorgesehenen Zoom-Objektive verfügen. Voraussetzung hierfür ist allerdings, dass die Auslieferung der beiden neuen Kameras optimalerweise noch bis Dezember 2010, spätestens jedoch vor dem Beginn der Endprüfung aller Systeme für Curiosity Anfang des Jahres 2011 erfolgt. MSSS hat dieses Angebot dankend angenommen und unmittelbar danach mit dem Bau der neuen Kameras begonnen.

Michael Malin, der Principal Investigator der MastCam, sagte dazu: "Der Zoom-Faktor ist nicht alleine eine Frage der Wissenschaft, auch wenn es durch ihn durchaus einen gewissen wissenschaftlichen Output geben wird". Die zuletzt vorgesehenen fixierten Brennweiten der Kameras sind sehr wohl in der Lage, die ursprünglich vorgesehenen wissenschaftlichen Ziele zu erfüllen. Aber sie sind nicht in der Lage, ein weites Sichtfeld mit vergleichbaren Stereo-Aufnahmen abzubilden. Mit einem identischen Zoom-Faktor in beiden Kameras kann man dagegen Videosequenzen von der Oberfläche des Mars erstellen - und das in Farbe, HD und 3D. Die Auflösung würde dabei 1.280 x 720 Pixel betragen, und es könnten zehn Einzelbilder pro Sekunde erzeugt werden. Damit werden zugleich dem Co-Investigator der MastCam, James Cameron, Werkzeuge in die Hand gegeben, wie er sie auch bei seinen bisherigen Filmprojekten verwendet hat.

Ein weiterer wissenschaftlicher und technischer Gewinn besteht aber nicht nur in den zu erstellenden Videosequenzen, welche zugegebenerweise in erster Linie an die Öffentlichkeit gerichtet sein dürfte. Durch diese verbesserten 3D-Aufnahmen, welche jetzt in frei wählbaren verschiedenen Auflösungen ein weit größeres Gebiet abdecken können, haben sowohl die Wissenschaftler als auch die Roverdriver die Möglichkeit, das von der MastCam abgebildete Gebiet bedeutend besser zu analysieren als mit den bisher vorgesehenen unveränderbaren Brennweiten. Mit diesen Videos könnten zum Beispiel auch der Zug der Wolken oder eventuelle Dustdevils besser abgebildet werden. So spektakulär solche Aufnahmen für die interessierte Öffentlichkeit auch sein mögen - für die beteiligten Wissenschaftler wären sie in ihrem Wert nahezu unbezahlbar.

Eine weitere Frage ist allerdings, warum die NASA ihr Konzept jetzt noch einmal geändert hat. Eines hat man durch die aktuellen Rovermissionen von Spirit und Opportunity zweifelsfrei gelernt. Mit einer vernünftigen Öffentlichkeitsarbeit lässt sich auch das Interesse dieser Öffentlichkeit wecken und anschließend über Jahre hinweg aufrecht erhalten. 3D-Videos sind dabei wohl ohne Zweifel eine sehr gute Möglichkeit, für die Curiosity-Mission und im Anschluss daran für weitere, eventuell bedeutend teurere Missionen zu gewinnen.

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