Daten aus Stereokamera

Know-how aus Österreich macht Mars dreidimensional

16.02.2021 11:17

Der NASA-Rover „Perseverance“, der am Donnerstag auf dem Mars landen soll, ist mit mehr Kameras als jede andere interplanetare Mission bisher ausgestattet. Know-how aus Österreich ist dafür verantwortlich, dass die mit der Stereokamera „Mastcam-Z“ eingefangenen Bilder und deren Bilddaten schließlich einen dreidimensionalen Eindruck der Marsoberfläche vermitteln werden.

„Perseverance“, ein High-Tech-Labor auf Rädern, ist mit nicht weniger als 23 Kameras bestückt. Am ausfahrbaren, rund zwei Meter hohen Mast des Rovers, der den Planeten erkunden soll, ist die „Mastcam-Z“ montiert. Dieses hochauflösende Kamerasystem für Stereobilder soll detaillierte Aufnahmen der Marsoberfläche einfangen. Die Zoomfunktion ist so stark, dass selbst eine 100 Meter entfernte „Mars-Fliege“ noch erkannt werden könnte. An der Verarbeitung dieser Daten sind Forscher des Grazer Joanneum Research und des Wiener Forschungszentrums für Virtual Reality und Visualisierung (VRVis) in einem vom Klimaschutzministerium über einen Vertrag mit der Europäischen Weltraumagentur ESA finanzierten Projekt beteiligt.

Der Rover „Perseverance“ nähert sich dem Roten Planeten, am Donnerstag soll er auf dem Mars landen. Die letzten sieben Minuten sind bei jeder Rover-Landung kritisch.

(Bild: NASA/JPL-Caltech)

Die Mastcam-Z wurde hauptsächlich von der Arizona State University entwickelt, um Bilder von der Marsoberfläche im Bereich des sogenannten Jezero-Kraters nach der Landung des Rovers zu machen. Joanneum Research und VRVis wurden ausgewählt, um aus diesen Bildern 3D-Rekonstruktionen und anschließende Visualisierungen zu machen. Diese sollen es Wissenschaftern dann unter anderem ermöglichen, auf dem Roten Planeten interessante geologische Strukturen zu finden, die Hinweise auf etwa alte Wasserspuren und möglicherweise ausgestorbenes Leben enthalten könnten.

„Ziel ist es, für die weitere Forschung dreidimensionale Karten, in denen die Daten der Oberflächeninstrumente lokalisiert und in ihrem Zusammenspiel interpretiert werden können, zu erstellen“, schildert Gerhard Paar von der Forschungsgruppe Bildanalyse und Messsysteme am Joanneum Research in Graz, der schon seit Jahren die Forschung für Mars-Expeditionen begleitet.

Der 3D-Viewer des VRVis ermöglicht 3D-Rekonstruktionen der Marsoberfläche.

(Bild: VRVis)

3D-Bilder sollen interaktive Erkundung ermöglichen
„Wir verwenden die Stereobilder, um jeden Bildpunkt dreidimensional zu beschreiben und erzeugen sogenannte texturierte Punktwolken sowie Visualisierungen davon wie zum Beispiel Videos, die einen Überflug simulieren und damit die Räumlichkeit der Landschaft um den Rover verdeutlichen. VRVis stellt die Visualisierungskomponente zur Verfügung“, so Paar. Mit dem von VRVis entwickelten 3D-Viewer wird den Forschern dann die interaktive Erkundung und geologische Interpretation der 3D-Rekonstruktionen der Marsoberfläche ermöglicht.

Wenn der Rover am 18. Februar am Mars landen wird, wird es allerdings noch eine Weile dauern, bis die österreichischen Spezialisten mit der Auswertung der Bilder beginnen können: Paar rechnet mit den ersten 3D-Auswertungen etwa eine Woche nach der Landung. Die ersten Tage werde das Rover-Team damit verbringen, die Systeme und Instrumente zu testen, die Software vom Landemodus auf den Fahrmodus umzustellen, die Kommunikationskanäle zu Mars-Satelliten und zur Erde einzurichten - und erste Bilder der Umgebung aufzunehmen. „Diese Bilder stehen uns dann auch bereits für 3D-Auswertungen und Visualisierungen zur Verfügung“, so der Grazer Mathematiker.

Für wissenschaftliche Auswertungen wird man sich noch einmal länger gedulden müssen: „Sie sind erst möglich, wenn der Rover sich nach etwa zwei Wochen von der Landezone einige Dutzend Meter wegbewegt hat“, erklärt der Experte.

(Bild: NASA/JPL-Caltech)

Daten sollen interessante Bereiche für Probeentnahmen identifizieren
Neben den Kameras und weiteren Sensoren hat der Rover auch Behälter an Bord, mit denen in wissenschaftlich aussichtsreichen Bereichen Bodenproben der Marsoberfläche gesammelt werden sollen. Die Proben-Röhrchen werden mit einem hochkomplexen Mechanismus verschlossen und an geeigneten Stellen auf der Marsoberfläche deponiert, und sollen Jahre später vom „Sample Fetching Rover“ - einem europäischen Beitrag zur „Mars Sample Return“-Mission - eingesammelt und zur Erde gebracht werden. „Unsere 3D-Auswertungen und Visualisierungen werden auch dazu beitragen, für solche Probenentnahmen interessante Bereiche zu identifizieren und zu charakterisieren“, schildert Paar.

Quelle: APA