新颖的开源测绘技术有望推动火星探索
火星2020任务旨在探索杰泽罗环形山的地质情况，并利用"毅力"号火星车寻找火星上远古微生物生命的迹象。美国国家航空航天局（NASA）位于南加州的喷气推进实验室（JPL）的科学家们使用了新颖的测绘技术来指导漫游车和搭乘"毅力号"飞往火星的"创造力"直升机的飞行--他们使用的都是开源工具。
2022年4月19日，NASA的Ingenuity火星直升机在火星进行第26次飞行时，从26英尺（8米）的高空采集到了这幅毅力号后壳直立在杰泽罗环形山表面的图像。图片来源：NASA/JPL-Caltech
结合轨道图像和地表图像，JPL 开发的工具允许研究人员放大查看单个巨石，缩小查看整个火星。
JPL测绘专家弗雷德-卡勒夫三世博士（Dr. Fred Calef III）和内森-威廉姆斯博士（Dr. Nathan Williams）利用地理空间分析帮助科学界和NASA科学领导层选择杰泽罗环形山作为"毅力号"和"Ingenuity"的着陆点。在载具抵达火星之前，他们利用轨道卫星的数据帮助绘制了地形图。
航拍照片显示了火星杰泽罗陨石坑的三角洲遗迹，那里曾经有一个水源为一个古老的湖泊提供水源。图片来源：NASA/JPL-Caltech/ASU Unified Exploration：地图绘制与任务协调
"地图和图像是科学家、工程师和管理人员等不同人员之间的共同语言，"威廉姆斯说。"它们有助于确保每个人都站在同一起跑线上向前迈进，统一战线，以实现我们所能达到的最佳科学效果"。
2021年2月，任务在火星着陆后，"Ingenuity"直升机伺机在前方侦查，拍摄照片。团队随后根据漫游车和直升机的图像数据生成了更详细的地图，以帮助规划"毅力号"漫游车的路径和科学调查。
为了实现这种全面的火星测绘，卡尔夫创建了多任务地理信息系统（MMGIS），这是一个基于网络的开源测绘界面。该软件的在线演示版预装了从轨道上拍摄的火星图像，访问者可以探索"毅力"号、"Ingenuity"号和"好奇"号漫游车（2012年登陆火星的姊妹任务）的路径。
美国国家航空航天局的"毅力号"火星车正在观察火星上的"Ingenuity"直升机。图片来源：NASA/JPL-Caltech/MSSS 利用开源工具加强全球合作
软件的开放性是任务成功的关键。卡勒夫说："世界各地都有人在参与这项任务，我们需要让他们能够快速访问软件和数据。"
MMGIS旨在帮助人们全面了解火星地理。通过将轨道上的图像与"毅力号"和"Ingenuity"上的图像相结合，JPL团队允许研究人员放大查看单个巨石，缩小查看整个火星。这些不同的视角为研究小组提供了规模感和背景感，使他们能够正确理解"坚持"号漫游车周围的地貌，以及如何在现有地形范围内以最佳方式实现科学目标。
JPL 团队开发的工具所产生的影响超出了火星 2020 任务的范围。该团队希望他们的软件能够帮助其他研究人员轻松实现数据可视化，而无需自己成为数据可视化专家。得益于这种开源方法，其他团队现在已经使用 MMGIS 绘制地球和其他行星体的地图。
秉承这一开放理念，"毅力"号和"Ingenuity"号在火星2020任务期间拍摄的图像将免费向公众开放。通过与世界其他地方分享这些数据，这次任务的成果可以用于教育、启发和促进进一步的研究。
展望未来，随着"毅力"号火星车团队部署由人工智能驱动的更先进的工具，开放科学将为进一步的探索铺平道路。JPL 目前正在为未来潜在的火星直升机进行设计，这些直升机的能力和复杂程度都远远超过了"Ingenuity"，有效载荷质量、飞行距离和经济性是他们考虑的首要问题。
现有的开源工具将有助于解决这些问题。开源应用程序不仅可以免费使用，而且在创建和测试过程中的大量合作也意味着它们通常具有很高的可靠性。
最终，JPL 团队将其工作视为开放科学循环的一部分，利用开放工具使其工作变得更轻松，同时还开发了工具中的新功能，供其他人在未来使用。卡勒夫说："每个任务都在为其他任务和未来的任务开发新的工具和技术。这不仅仅是一个人的工作。而是能够在人与人之间共享数据......获得更高水平的科学。"
编译自/scitechdaily
