Слева — новый, более подробный вид области Альфа-Регио Венеры, разработанный учеными миссии НАСА DAVINCI на Венеру, запуск которой запланирован на начало 2030-х годов. Справа — менее подробная карта, созданная с использованием данных радиовысотомера, собранных космическим кораблем НАСА «Магеллан» в начале 1990-х годов. Цвета на картах обозначают топографию: темно-синий цвет обозначает низкие высоты, а коричневый — возвышенности. Чтобы создать карту слева, научная группа DAVINCI повторно проанализировала данные Магеллана и дополнила их радиолокационными данными, собранными трижды из обсерватории Аресибо в Пуэрто-Рико, а также использовала компьютерные модели машинного зрения для тщательного изучения данных и заполнения пробелов в информация. Красные эллипсы на каждом изображении обозначают область, над которой будет опускаться зонд DAVINCI, собирая данные на пути к поверхности. Фото: Джим Гарвин/Центр космических полетов имени Годдарда НАСА.
Миссия НАСА DAVINCI, запуск которой запланирован на начало 2030-х годов, будет исследовать, имела ли Венера — душный мир, окутанный атмосферой ядовитых газов, — когда-то такие океаны и континенты, как Земля.
Состоящий из пролетного космического корабля и спускаемого зонда, DAVINCI сосредоточится на горном регионе под названием Альфа-Регио, возможном древнем континенте. Хотя в период с 1970 по 1985 год несколько международных космических кораблей погружались в атмосферу Венеры, зонд DAVINCI станет первым, кто сделает снимки этой интригующей местности, когда-либо сделанные из-под толстых и непрозрачных облаков Венеры.
Но как команда готовится к миссии на планету, которая не видела атмосферного зонда вот уже почти 50 лет и которая имеет тенденцию раздавливать или плавить посетителей космического корабля?
Ученые, возглавляющие миссию DAVINCI, начали с использования современных методов анализа данных для изучения данных десятилетней давности из предыдущих миссий на Венеру. Их цель — прибыть на соседнюю планету с как можно более подробной информацией. Это позволит ученым наиболее эффективно использовать время спуска зонда для сбора новой информации, которая может помочь ответить на давние вопросы об эволюционном пути Венеры и о том, почему он резко отличается от пути Земли.
Сложены коробки с микрофильмами с данными миссий «Аполлон». Фото: НАСА/Лонни Шехтман.
В период с 1990 по 1994 год космический корабль НАСА «Магеллан» использовал радиолокационную съемку и альтиметрию для составления карты топографии Альфа-Регио с орбиты Венеры. Недавно команда НАСА DAVINICI попыталась получить более подробную информацию об этих картах, поэтому ученые применили новые методы для анализа данных радиовысотомера Магеллана. Затем они дополнили эти данные радиолокационными изображениями, полученными трижды из бывшей обсерватории Аресибо в Пуэрто-Рико, и использовали компьютерные модели машинного зрения для тщательного изучения данных и заполнения пробелов в информации в новых масштабах (менее 0,6 мили или 1 километр).
В результате ученые в десять раз улучшили разрешение карт Альфа-Регио, предсказывая новые геологические структуры на поверхности и поднимая вопросы о том, как эти структуры могли сформироваться в горах Альфа-Регио.
Миниатюрные записи миссии НАСА «Маринер-4» 1964 года, пролетавшей мимо Марса. Фото: НАСА/Лонни Шехтман.
Преимущества взгляда назад
Старые данные предлагают много преимуществ для новых миссий, включая информацию о том, какие частоты, части спектра или размеры частиц покрывали предыдущие инструменты, чтобы новые инструменты могли заполнить пробелы.
В Координированном архиве данных космических исследований НАСА, который находится под управлением Центра космических полетов имени Годдарда НАСА в Гринбелте, штат Мэриленд, сотрудники восстанавливают и оцифровывают данные со старых космических кораблей. Эти старинные данные, если сравнивать их с современными наблюдениями, могут показать, как планета меняется с течением времени, и даже могут привести к новым открытиям спустя долгое время после завершения миссий. Например, благодаря новому взгляду на наблюдения Магеллана ученые недавно обнаружили доказательства современной вулканической активности на Венере.
Магеллан был одной из первых миссий, которые были заархивированы в цифровом виде в общедоступном онлайн-хранилище данных планетарных миссий НАСА. Но у агентства есть масса данных (большая часть которых еще не оцифрована), начиная с 1958 года, когда США запустили свой первый спутник «Эксплорер-1».
Вид на Юпитер во время полета космического корабля НАСА «Пионер-10» к внешним планетам, запущенного 2 марта 1972 года. Фото: НАСА/Лонни Шехтман.
Восстановление данных — сложная и ресурсоемкая работа, и НАСА уделяет первоочередное внимание оцифровке данных, которые нужны ученым. В рамках трех предстоящих миссий на Венеру — DAVINCI и VERITAS НАСА, а также Envision ЕКА (Европейского космического агентства) — сотрудники архива космических данных помогают ученым получить доступ к данным с Венеры-Пионера, последней миссии НАСА по сбросу зондов в атмосферу Венеры в 1978 году.
Мозаика Венеры
Alpha Regio — одно из самых загадочных мест на Венере. Его местность, известная как «тессера», внешне похожа на суровые земные горы, но более неровная и беспорядочная.
Названные так потому, что они напоминают геометрический узор паркетного пола, мозаика была найдена только на Венере, и DAVINCI станет первой миссией, которая подробно исследует такую местность и нанесет на карту ее топографию.
Зонд DAVINCI начнет фотографировать Alpha Regio, собирая изображения с самым высоким разрешением, как только он опустится под облака планеты, начиная с высоты примерно 25 миль или 40 километров. Но даже там газы в атмосфере, как и поверхность, рассеивают свет, поэтому изображения будут казаться размытыми.
Ученые DAVINCI работают над решением. Недавно ученые повторно проанализировали старые данные изображений Венеры, используя новую технику искусственного интеллекта, которая может повысить резкость изображений и использовать их для расчета трехмерных топографических карт. Этот метод в конечном итоге поможет команде оптимизировать изображения и карты гор Альфа-Реджио, сделанные DAVINCI. Обновленные изображения дадут ученым самое детальное изображение — вплоть до разрешения 3 футов или почти 1 метра на пиксель — возможно, впервые в истории позволяя им обнаруживать небольшие объекты, такие как скалы, реки и овраги.
«Все эти старые данные миссии являются частью мозаики, рассказывающей историю Венеры», — сказал Джим Гарвин, главный исследователь DAVINCI и главный научный сотрудник НАСА имени Годдарда. «История, которая является шедевром в процессе создания, но не завершена».
Анализируя текстуру поверхности и типы горных пород Альфа-Регио, ученые надеются определить, образовались ли венерианские мозаики в результате тех же процессов, которые создают горы и некоторые вулканы на Земле.
