火星探査機「好奇心」:2メガピクセルカメラの選択の説明

この1週間で最も人気のあるトピックの1つは、間違いなく、火星の表面に好奇心装置をうまく着陸させることです。 火星科学研究所のミッションのリーダーの1人とのインタビューの翻訳であるこの記事では、ローバーにある写真機器に関するいくつかの詳細を開示したいと思います。



開発のプロジェクトマネージャーによると、 NASAのCuriosityローバーのカメラで使用する2メガピクセルセンサーの選択には、いくつかの要因が影響しました。 「画像を地球に送り返すために利用できる低いデータレート、および開発チームのセンサーファミリの知識が役割を果たしました」と、 マリンスペースサイエンスシステムズで働くマイクラビンは言います。 「しかし、主な要因は2004年に承認された仕様です。」カメラは高解像度のパノラマを提供できますが、ジェームズキャメロン監督が手に入れたい3次元フィルムは提供できません。



「このようなプロジェクトは非常に進歩的であるべきだという一般的な信念がありますが、それに反するものがあります。 これらのアイデアは2004年に表明されたものであり、1つの仕様を提供し、それを放棄して別の仕様を開発することはできません。 8 GBのメモリを搭載した2メガピクセルのカメラは2004年には悪くありませんでした。 もちろん、今日ではiPhoneで利用できるものとは比較されません。」



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マリンスペースサイエンスシステムズのマイクラビンのチームが開発した、キュリオシティローバーの34 mmレンズ(焦点距離115 mm)のマストカム。



センサーを選択するときに念頭に置いた最初の考慮事項は、センサーが生成するデータの量です。



好奇心には地球にデータを送信する3つの方法がありますが、画像に含まれるデータの量を送信するのに使用できるのはデシメートル波送信機のみです。 「デシメータアンテナは、火星を周回する2つの宇宙船に信号を送信し、火星はさらに地球に転送します。 このようにして、ほとんどのデータを取得します。 1日に約250メガビットの情報を取得しますが、この量にはさまざまなデバイスからの情報が含まれている必要があるため、カメラに小さな範囲が割り当てられます。



もう1つの要因は、 4種類のカメラ (MAHLI、2台のMastcam、およびMARDI)で同じタイプのセンサーを使用する必要があったことです。 「このようなプロジェクトには、価値があり、現実的で無形のリスクが伴います。 カメラは光学系によって区別されますが、1つのプラットフォームに基づいて作成されるため、個別にテストして準備する必要はありませんでした。 これにより、開発を4回実行しなければならなかった場合よりも、ソリューションの信頼性とコストを削減できました。」



「4つのカメラすべてを共通のアーキテクチャに基づいて開発しました。センサーを選択するとき、これから始めました。 私たちは、特に着陸に使用されるカメラで、高頻度で写真を撮ることができるようにしたかったのです。」-ラビンは説明します。 「下向きカメラのMARDIは、惑星に向かって降下するときに2分間しか機能しなかったため、撮影速度が非常に重要でした。 KAI-2020は、720p HDビデオを撮影できるKodakの最小チップです。 4メガピクセルオプションも検討しましたが、2倍遅くなります。 さらに、2004年にはCMOSセンサーはまだ信頼できませんでした。 現在、これらは興味深いオプションですが、そうではありません。」



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MARDI着陸室から撮影された予備画像は、最終着陸段階の最初の瞬間に落下する熱シールドをキャプチャしました。



Truesenseイメージセンサーのもう1つの利点は、チームがその特性に精通していることです。 「コダックセンサー(現在のTruesense)を使用して数十年以上の経験があります。 センサーのクロック速度をどのように使用するかを非常によく知っていました。これらのCCDセンサーのセットアップは非常に簡単です。 -「カメラのメモリについても確認する必要がありました。最終的に、そのフラッシュメモリに決めました。 彼女は多くの放射線試験に合格しています。」



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8月8日に公開された最大解像度の画像は、Curiosityに搭載された2メガピクセルのカメラの機能をより明確に示しています。



「そして、マストカムシステムはフレームを接着することができるので、現代の標準による少数のピクセルは問題になりません。 多数のピクセルを備えたカメラによって行われた同様のインストールは、現在のものと比較して大きな利点をもたらさないでしょう。」



ラビンはこのプロジェクトでの彼のチームの仕事を明らかに誇りに思っています。建物の反対側のコンテナに横たわっています。」



悲しいことに、これらのレンズをプロジェクトで使用することを拒否すると、チームが望んでいた3次元シーンのある素材は撮影されなくなります。 「焦点距離が6.5〜100 mmの範囲のレンズである必要がありました。同じ距離に調整すると、ステレオ画像を取得できるようになります」とRavin氏は言います。 しかし、液体潤滑剤の使用が不可能なために生じた問題(火星での低温での連続動作を保証するためにバッテリーの使用が必要になる)は解決できず、開発は中断されました。



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画像を接着する利点:ローバーのナビゲーションカメラによって作成された、1024 x 1024ピクセルの解像度の画像に基づく2フレームパノラマ。 Mastcamシステムは、高解像度のカラーフレームも生成する必要があります。



ジェームズ・キャメロン監督はチームの一員であり、「好奇心」が火星の風景の中を移動する3次元映画についての彼の講演は、NASAにこのプロジェクトを再開するよう説得することができました。 悲しいことですが、プロジェクトが再び開始されましたが、キャメロンの熱意でさえ、時間通りに開発を完了するのに十分ではありませんでした。 「持っているレンズでも素晴らしい編集ショットを取得する必要がありますが、キャメロンが望んでいた火星のワイドスクリーンシネマシーンや3Dフィルムを取得することはできません。」



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別のビューは、ローバーの画像と極投影におけるその環境です。 写真は、上記の2つを除き、低解像度フレームから編集されました。



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