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    Une nouvelle technique offre des cartes plus précises de la surface des lunes
    LOLA LDEM (a), (c) et solution SfS (b), (d) recadrés pour la région candidate d'atterrissage du massif de Malapert, centrée à 85,964°S, 357,681°E sur une crête proche du sommet du Mons Malapert. Les deux produits présentent une ligne de crête centrale est-ouest avec des pentes principalement orientées vers le nord et le sud. Deux images d'ombrage correspondent aux conditions d'éclairage de la mosaïque NAC contrôlée par faible soleil avec une longitude subsolaire de 315° [(a)–(b), Soleil en haut à gauche] et 235° [(c)–(d), Soleil en bas à gauche] , élévation 5° au-dessus de l'horizon. Crédit :The Planetary Science Journal (2024). DOI :10.3847/PSJ/ad41b4

    Une nouvelle étude menée par des chercheurs de l'Université Brown pourrait aider à redéfinir la manière dont les scientifiques cartographient la surface de la Lune, rendant le processus plus simple et plus précis que jamais.



    Publié dans le Planetary Science Journal , les recherches menées par les chercheurs de Brown Benjamin Boatwright et James Head décrivent les améliorations apportées à une technique de cartographie appelée shape-from-shading. La technique est utilisée pour créer des modèles détaillés du terrain lunaire, décrivant les cratères, les crêtes, les pentes et autres dangers de surface. En analysant la façon dont la lumière frappe différentes surfaces de la lune, il permet aux chercheurs d'estimer la forme tridimensionnelle d'un objet ou d'une surface à partir de composites d'images bidimensionnelles.

    Des cartes précises peuvent aider les planificateurs de missions lunaires à identifier les points d'atterrissage sûrs et les zones d'intérêt scientifique, rendant ainsi les opérations de mission plus fluides et plus réussies.

    "Cela nous aide à avoir une meilleure idée de ce qui existe réellement", a déclaré Boatwright, chercheur postdoctoral au Département des sciences de la Terre, de l'environnement et des planètes de Brown et auteur principal du nouvel article. "Nous devons comprendre la topographie de la surface de la Lune là où il n'y a pas autant de lumière, comme les zones sombres du pôle sud lunaire que ciblent les missions Artemis de la NASA.

    "Cela permettra au logiciel d'atterrissage autonome de naviguer et d'éviter les dangers, comme les gros rochers et les rochers, qui pourraient mettre en danger une mission. Pour cette raison, vous avez besoin de modèles qui cartographient la topographie de la surface avec une résolution aussi élevée que possible, car plus il y a de détails. vous l'avez, mieux c'est."

    Cependant, le processus de développement de cartes de précision demande beaucoup de travail et présente des limites en ce qui concerne les conditions d'éclairage complexes, l'interprétation imprécise des ombres et la gestion de la variabilité du terrain. Les améliorations apportées par les chercheurs Brown à la technique de création de forme à partir de l'ombrage visent à résoudre ces problèmes.

    Les chercheurs expliquent dans l'étude comment des algorithmes informatiques avancés peuvent être utilisés pour automatiser une grande partie du processus et augmenter considérablement la résolution des modèles. Le nouveau logiciel donne aux scientifiques lunaires les outils nécessaires pour créer des cartes plus grandes de la surface de la Lune contenant des détails plus fins à un rythme beaucoup plus rapide, affirment les chercheurs.

    Cartes de pente pour la solution LOLA LDEM (a) et SfS (b) pour le massif de Malapert classées par incréments de 2° avec une coupure à la valeur +2σ dans la distribution des pentes (∼24°, moyenne 14°). Une classification plus étroite de la solution SfS (seuil de 10°, incréments de 1°) révèle des zones proches du sommet de la crête relativement plate (encarts (c)-(e) ; cases en (a)–(b)) qui sont dominées par une rugosité de courte longueur d'onde et de petits cratères d'impact qui sont manqués dans le LDEM (c) mais visibles dans le SfS (d) et la mosaïque NAC correspondante (e). Les étoiles entre (c) et (e) indiquent l'emplacement du site d'atterrissage proposé pour Artemis. Crédit :The Planetary Science Journal (2024). DOI :10.3847/PSJ/ad41b4

    "La forme à partir de l'ombrage nécessite que les images que vous utilisez soient parfaitement alignées les unes avec les autres afin qu'une caractéristique d'une image soit exactement au même endroit dans une autre image pour créer ces couches d'informations, mais les outils actuels ne le sont pas. tout à fait dans un endroit où vous pouvez simplement lui donner des tas d'images et il produira un produit parfait", a déclaré Boatwright.

    "Nous avons mis en œuvre un algorithme d'alignement d'image qui sélectionne les caractéristiques d'une image et essaie de trouver ces mêmes caractéristiques dans l'autre, puis de les aligner, de sorte que vous n'ayez pas à tracer manuellement les points d'intérêt sur plusieurs images, ce qui demande beaucoup d'heures et de réflexion."

    Les chercheurs ont également mis en œuvre des algorithmes de contrôle qualité et des filtres supplémentaires pour réduire les valeurs aberrantes du processus d'alignement, des outils permettant de garantir que les images alignées correspondent réellement et de supprimer les images qui ne s'alignent pas également. En sélectionnant uniquement les images qui finissent par être utilisables, cela améliore la qualité et réduit la précision à des résolutions submétriques. La vitesse permet également d'examiner de plus grandes surfaces, augmentant ainsi la production de ces cartes.

    Les chercheurs ont évalué la précision de leurs cartes en les comparant à d’autres modèles topographiques existants, recherchant des divergences ou des erreurs dans les caractéristiques de la surface lunaire. Ils ont découvert que les cartes générées à l'aide de leur méthode raffinée de forme à partir de l'ombrage étaient plus précises que celles dérivées des techniques traditionnelles, montrant des caractéristiques et des variations plus subtiles du terrain de la surface lunaire.

    Pour l'étude, les chercheurs ont principalement utilisé les données de l'altimètre laser Lunar Orbiter et de la caméra Lunar Reconnaissance Orbiter, des instruments embarqués à bord du Lunar Reconnaissance Orbiter de la NASA, qui orbite autour de la Lune depuis 2009.

    Les scientifiques prévoient d'utiliser leur logiciel perfectionné de création de formes à partir d'ombrages pour produire des cartes lunaires, et ils espèrent que d'autres l'utiliseront également dans leurs efforts de modélisation. C'est pourquoi ils ont utilisé des algorithmes open source pour produire cet outil.

    "Ces nouveaux produits cartographiques sont nettement meilleurs que ce que nous avions en matière de planification d'exploration lors des missions Apollo, et ils amélioreront considérablement la planification des missions et les résultats scientifiques pour Artemis et les missions robotiques", a déclaré Head, professeur de sciences géologiques à Brown, qui a travaillé dans le programme Apollo.

    Les chercheurs espèrent que le nouvel outil renforcera l'intérêt actuel pour la science et l'exploration de la Lune à la NASA et dans les agences spatiales du monde entier.

    "Il y a une richesse d'informations à gagner en rendant ces types d'outils accessibles à tous", a déclaré Boatwright. "C'est une manière égalitaire de faire de la science."




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