Szkiełko i oko

Parę dni temu rozpisywałem się na temat instrumentów na pokładzie chińskiego próbnika księżycowego Chang’E-1. Były i zdjęcia instrumentów, i zdjęcia za ich pomocą wykonywane. A właściwie jedno zdjęcie - pierwsze w ogóle wykonane. Od tego czasu pojawiły się pogłoski, że Chińczycy nie pokazali własnych obserwacji Srebrnego Globu, a jedynie przeróbkę danych zebranych kiedyś wcześniej przez Amerykanów.

Pogłoski wg mnie mało sensowne (chińska nauka i technika jest jednak wystarczająco zaawansowana by z powodzeniem eksplorować kosmos) i nie warte uwagi, ale być może wywarły jakąś presję na chińskiej agencji kosmicznej, bo właśnie opublikowała ona publicznie więcej danych, rozwiewając wszelkie wątpliwości. Wszak w świecie nauki bezpodstawne oskarżanie o plagiat, to niczym drażnienie byka czerwoną płachtą. Pokazano więc dane z czterech różnych sesji obrazowania, obejmujących zarówno tworzenie foto-map, jak i cyfrowych modeli terenu, czyli mniej więcej coś takiego, co ostatnio pokazali japończycy. Dane chińskie mają mniejszą rozdzielczość przestrzenną, niż informacje z japońskiej misji Selene, jednak dzięki temu za ich pomocą uda się stworzyć globalną mapę topograficzną, podczas gdy japończycy siłą rzeczy muszą się skupić na bardziej lokalnych badaniach.

Powyżej: Model terenu (po lewej) i fotomapa (centrum) fragmentu Księżyca, wykonana przez sondę Chang'E-1. Fot.: Xinhua

Przykład możliwości chińskiego sprzętu widać poniżej. W centrum zdjęcia widzimy foto-mapę, która już kiedyś była upubliczniona. Równocześnie z jej tworzeniem Chang’E-1 tworzyła model terenu, którego graficzna reprezentacja widoczna jest po lewej stronie. Co powstanie z nałożenia jednej i drugiej mapy, widać po prawej stronie - plastyczna mapa topograficzna.

Powyżej: trójwymiarowa wizualizacja powierzchni Księżyca, efekt obserwacji Chang'E-1. Fot.: Xinhua

Wraz z danymi obrazowanymi, opublikowano wyniki innych obserwacji, jakich - nie wiem, gdyż grafiki były opisane po chińsku, a ostatnio jakoś nie bardzo idzie mi z tym językiem. Osobie, która tłumaczyła chiński na angielski naukowe nazwy instrumentów chyba wydawały się równie oczywiste, co dla mnie chiński i w opisie podała jedynie „...and some data sent back by Chang'e-1”.

Chang’E była chińska boginią (tak mówią źródła anglo-anglojęzyczne) lub też wróżką (tak mówią źródła chińsko-anglojęzyczne). Ważne, że wg chińskiej legendy żeńska istota o takim imieniu poszybowała w dawnych czasach aż na Księżyc. Musiała być dość urokliwą istotą, skoro Twardowski właśnie na Księżycu postanowił spędzić resztę swojego życia. Ku pamięci Chang’E chińczycy właśnie jej imieniem ochrzcili serię swych sond kosmicznych, przeznaczonych do badania jedynego naturalnego satelity Ziemi. Chang’E-1 jest juz na księżycowej orbicie i dopiero co wspominałem o pierwszych obserwacjach sondy.

Nie miałem pewności czym Chang’E-1 robi zdjęcia. Ale szczęśliwie udało mi się znaleźć już wiarygodne informacje [1]. Głównymi instrumentami na pokładzie Chang’E-1 są: stereo-kamera i spektrometr obrazujący. Pierwszy pozwala na tworzenie trójwymiarowych map powierzchni, dysponując obiektywami patrzącymi na teren pod kątem 17 stopni przed i za sondą, oraz dodatkowym obiektywem, który obrazuje w nadirze (dokładnie pod sondą). Kamera dostarcza obrazów o rozdzielczości 120 metrów i widzi obszar o szerokości 60 km. Zakres rejestrowanego promieniowania obejmuje przedział fal elektromagnetycznych o długości od 0.50 do 0.75 mikrometra, a więc promieniowanie widzialne. Podobny zakres (0.48-0.96 mikrometra) wykorzystuje też drugi z instrumentów - spektrometr. Zbierane za jego pomocą dane będą cechowały się rozdzielczości 200 m/px, a w czasie obrazowania fotografowany będzie obszar o szerokości 25.6 km. Obydwa opisane instrumenty widać na poniższym zdjęciu.

Powyżej: Instrumenty Chang'E-1: stereo-kamera i spektrometr (po lewej) oraz laserowy wysokościomierz (po prawej). Fot.: [1]

Stereo-kamera i spektrometr pozwolą na tworzenie map topograficznych Księżyca. Dane te będzie można kalibrować dzięki laserowemu wysokościomierzowi, który także znalazł się na pokładzie sondy. Będzie emitował impulsy promieniowania o długości fali 1064 nm i na podstawie czasu między emisją impulsu a zarejestrowaniem impulsu po odbiciu od powierzchni, wyznaczy wysokość lotu sondy z dokładnością do jednego metra.

Wspomnieć trzeba też zestaw instrumentów do rejestrowania promieniowania wysokoenergetycznego - gamma i rentgenowskiego. Zakres rejestrowanych fal został dobrany tak, by tworzyć mapy o rozdzielczości 10 km i 170 km, na których zaznaczone będzie występowanie toru, uranu, potasu, żelaza, tytanu, krzemu, tlenu, aluminium, magnezu, wapnia lutet i gadolin (o tych dwóch pierwiastkach pierwsze słyszę - musiałem przysnąć na chemii).

Skoro patrzymy już na topografię i skład mineralny to wartałoby jeszcze poznać nieco bliżej właściwości tego, co na powierzchni leży - okruchów skalnych zwanych regolitem. Chang’E-1 pomoże w tym radiometr mikrofalowy. Z rozdzielczością przestrzenną 56 km i 30 km będzie obrazował powierzchnię w czterech zakresach fal między 3 a 37 GHz.

I na zakończenie dwa ostatnie instrumenty, tym razem koncentrujące się nie na Księżycu, ale na Słońcu: detektor wysokoenergetycznych (ogólnie 0.095-730 MeV) cząstek wiatru słonecznego oraz detektor niskoenergetycznych (0.5-20.0 keV) cząstek wiatru słonecznego.

Jak widać z powyższego romantycznego i barwnego technicznego opisu Chang’E-1 ma całkiem przyzwoite wyposażenie. Poczekajmy teraz na resztę danych. Nie wykluczone że będą dostępne przez amerykańską sieć Planetary Data System (PDS) Geosciences Node, przynajmniej rok temu były takie plany [2].

[1] Huixian S., Shuwu D., Jianfeng Y., Ji W., i Jingshan J., 2005, Scientific objectives and payloads of Chang’E-1 lunar satellite, J. Earth Syst. Sci., vol. 114, no. 6;
[2] Guinness E. i Slavney S., 2006, China’s Chang’E-1 Lunar Orbiter Mission, LRO Project Science Working Group Meeting, 28 listopada 2006.

O tym, że Księżyc budzi coraz większe zainteresowanie nauki światowej wiadomo nie od dziś. Niedawno zakończyła się eksperymentalna misja Europejskiej Agencji Kosmicznej, do swoich badań przygotowują się Hindusi i Amerykanie, a aktualnie wokół Srebrnego Globu krążą sondy: japońska (SELENE) i chińska (Chang’e-1).

Zaskoczony sukcesem Japończyków, niemal zupełnie nie dostrzegłem pierwszych efektów wysiłków Chin. 26 listopada w Pekinie oficjalnie pokazano publicznie pierwsze zdjęcie Księżyca przesłane przez Chang’e-1. Co na nim widać? Można powiedzieć, że tyle samo, ile na wszystkich innych zdjęciach - kratery, kratery, kratery... Bo na powierzchni Księżyca nic innego do oglądania na dobrą sprawę nie ma. Przynajmniej jeśli patrzymy ludzkim okiem (czyt.: w zakresie promieniowania widzialnego). W taki sposób swych obserwacji dokonuje właśnie Chang’e-1. O tym, co robi zdjęcia na Chang’e-1 (tzn. o samym skanerze) nic wiarygodnego znaleźć nie mogę, co znaczy że musze poszukać lepiej :)

Powyżej: Pierwsze dane przesłane przez chińską sonde Chang'e-1. Fot. Xinhua

Zdjęcie, które zamieszczam powyżej, to zmniejszona kopia oryginału, który - wg nieoficjalnych informacji - miał wymiary 2278 x 3810 i charakteryzował się rozdzielczością 120 m/px. Samo zdjęcie nie jest tak do końca „pierwszym”, bo nie jest nawet zdjęciem - to mozaika, powstała z połączenia 19 indywidualnych „surowych” obrazów. A że wszystkie zdjęcia zostały solidnie przerobione niech świadczy to, że nie widać ani śladu krawędzi któregokolwiek ze zdjęć składowych mozaiki - co słusznie zauważył autor notatki na stronie The Planetary Society (tam też wersja w oryginalnych rozmiarach): http://www.planetary.org/blog/article/00001242/.