A superfície da lua e planetas rochosos – Marte em particular – são de grande interesse para quem tenta explorar nosso sistema solar. A superfície deve ser conhecida com o máximo de detalhes possível, para que as missões possam pousar com segurança ou para que qualquer embarcação robótica atravesse a superfície. Mas até agora, os métodos para analisar imagens de naves espaciais em órbita implicavam uma enorme carga de trabalho e imenso poder computacional – com resultados limitados.
Um projeto de Iris Fernandes mudou isso. Estudando a formação calcária Stevns Klint na Dinamarca, ela desenvolveu um método para interpretar sombras em imagens, para que a topografia exata possa ser extraída. O método é ainda muito mais rápido e menos trabalhoso. O resultado é agora publicado Ciência Planetária e Espacial .

A exploração espacial humana envolve altos níveis de segurança, por isso são necessárias imagens precisas do terreno

A topografia de qualquer superfície criará sombras, quando a luz do sol a atingir. Podemos ver claramente as sombras nas fotos da Lua, mas não sabemos a elevação do terreno. Então podemos ver as mudanças de topografia, mas não o quanto. É necessário ser capaz de ver até mesmo características muito pequenas para garantir um pouso ou movimento seguro de um rover. Sem falar na segurança dos astronautas.

Se um rover não puder ver detalhes, ele pode ficar preso em superfícies de areia ou atingir rochas – e ser capaz de ver formações geológicas interessantes para encontrar ambientes geológicos ricos para fins de pesquisa também é de grande importância.

As antigas limitações na avaliação da topografia já foram amplamente erradicadas

Quando os satélites orbitam um planeta, eles podem tirar fotos com qualidade razoável da superfície. Mas, para estabelecer uma interpretação da topografia exata, boa o suficiente para pousar o equipamento extremamente caro ou talvez até astronautas, muitas informações ad hoc ainda precisam ser processadas.

O método de usar as sombras existia antes, mas era computacionalmente ineficiente e ainda tinha que se basear em suposições. O novo método usa um cálculo muito mais direto e preciso, não depende de todo um conjunto de parâmetros para serem inseridos no computador e pode até calcular as incertezas e a precisão.

“Esse método é rápido, preciso e não depende de nenhuma suposição”, diz Iris Fernandes. "Anteriormente, se você fizesse a pergunta:quão precisa é a avaliação da topografia - realmente não havia uma resposta satisfatória. Agora a topografia precisa é revelada e podemos até quantificar as incertezas."

A curiosidade científica pode levar você a lugares surpreendentes

"Eu estava envolvido em um projeto em que queríamos usar imagens de Stevns Klint para modelar padrões na superfície. Até apresentei esse método em uma conferência em L.A. recursos."

"Isso criou um viés no modelo. Precisávamos encontrar maneiras de remover as sombras, a fim de remover o viés."

"Sempre me interessei por planetas e sabia que a superfície da lua estava sendo estudada. Não há muitas características perturbadoras na Lua, por isso foi ideal para remover o preconceito."

"Quando filtramos as sombras, pudemos ver o que elas estavam 'escondendo', por assim dizer - as formas da superfície", explica Iris Fernandes.

A resolução de imagens existentes apresentou um novo problema e uma nova abordagem

Quando o trabalho na Lua começou, a discrepância das diferentes resoluções nas imagens e nos dados topográficos acabou sendo tremenda. Um novo problema apareceu, em outras palavras. "Como podemos combinar diferentes fontes de dados em diferentes resoluções?"

"Apresentou um enorme problema matemático - e é disso que trata o estudo."

"Foi aqui que a pesquisa anterior parou. O que fizemos diferente das tentativas anteriores de resolver isso foi que nos concentramos na matemática e a reduzimos a uma equação matemática desafiadora. Basicamente, para ver se essa equação poderia resolver o problema problema."

"E deu", sorri Iris Fernandes. "Pode-se dizer que nós, meu orientador, o professor Klaus Mosegaard e eu, encontramos a chave matemática para uma porta que permaneceu fechada por muitos anos".

O caminho a seguir

O foco agora é aprimorar ainda mais o método. Onde quer que haja dados disponíveis sobre a formação de rochas no sistema solar, como a Lua, Marte, asteróides ou similares, o método pode ser aplicado para extrair detalhes topográficos precisos.

As imagens usadas para esta tarefa podem ser imagens de satélites ou até mesmo dos próprios rovers, atualmente no solo em Marte – ou qualquer robô móvel no futuro.

Os propósitos para obter uma análise topográfica correta podem ser diferentes, pode ser a segurança do equipamento ou dos astronautas ou encontrar locais geologicamente interessantes.

Há uma ampla gama de aplicações possíveis, em outras palavras. "É uma espécie de visão computacional", diz Iris Fernandes. "Quando, por exemplo, um robô tem algum tipo de maquinário para interagir com o ambiente, o método pode ajudar na navegação ou na 'coordenação olho-mão', porque é menos 'pesado' computacional e, portanto, mais rápido."

"Estou apenas especulando agora, mas uma característica interessante poderia ser avaliar a redondeza de pequenas rochas, a fim de encontrar a presença anterior de água."

“O método mostra dados para nós como humanos de uma forma que entendemos intuitivamente – como imagens da redondeza das pedras, o que é muito fácil de interpretar”. + Explorar mais

O ponto exato do pólo sul da lua