Умный алгоритм в 8 раз улучшил тепловые карты Марса: где искать ресурсы для базы
Чтобы построить базу на Марсе, людям придётся активно использовать местные ресурсы — воду, грунт, полезные ископаемые. Но сначала их нужно найти. Отправлять ровер к каждому перспективному месту слишком дорого, поэтому учёные полагаются на данные с орбитальных аппаратов. Главная проблема: тепловые карты планеты, по которым определяют тип поверхности, до сих пор были слишком размытыми.
Исследователи из Университета Кертина (Австралия) применили метод «слияния данных» (data fusion), чтобы получить чёткие тепловые снимки Марса с разрешением 12 метров на пиксель — вместо прежних 100 метров. Для этого они объединили снимки двух аппаратов: тепловизора THEMIS (2001 год, разрешение ~100 м) и гиперспектрометра CRISM (2005 год, разрешение 12 м). THEMIS умеет измерять температуру, но «видит» плохо, а CRISM даёт детальные изображения, но не измеряет тепловую инерцию.
«Тепловая инерция — это способность материала сопротивляться нагреву или охлаждению. Мелкая пыль на Марсе остывает за ночь мгновенно, а крупные валуны и коренная порода долго сохраняют тепло. По этим различиям мы определяем, что находится на поверхности — песок, скалы или водяной лёд», — поясняют авторы.
Алгоритм, основанный на машинном обучении (модель Extra Tree Regressor), сначала «огрубил» чёткие снимки CRISM до уровня THEMIS, обучился связывать спектральные признаки с температурным поведением, а затем восстановил карту уже в полном разрешении 12 м/пиксель. Итоговые карты прошли проверку по оригинальным данным THEMIS и показали высокую точность.
Обучение проводилось на районе кратера Гейл — там уже много лет работает ровер Curiosity, что позволяет проверять результаты «на земле». Однако метод требует локальной перенастройки для каждой новой области Марса. Тем не менее, это первый успешный пример переноса технологии слияния данных, активно используемой для Земли, на другую планету. Он открывает путь к поиску ресурсов и безопасных мест для посадки будущих марсианских миссий, не запуская новые дорогостоящие роверы.
