MASTCAM-Z.
Mi experiencia en la calibración de las cámaras que enviaremos a Marte. Junio 2019.
Jason
Van Beek / MSSS. MASTCAM-Z EN LA SALA DE MALIN SPACE SCIENCE SYSTEMS
Megan
Barrington, una estudiante colaboradora graduada de Mastcam-Z de Cornell,
sentada en la sala, observa mientras los dos "ojos" de Mastcam-Z
toman cientos de imágenes de prueba.
No soy ajena a la cantidad de trabajo que
implica operar un robot en otro planeta. La experiencia de trabajar con el
rover Curiosity me ha demostrado que se necesita una máquina extremadamente
talentosa y bien engrasada de un equipo para lograr todo lo que Curiosity ha
hecho. Sin embargo, nunca había considerado todo el trabajo necesario para
enviar un rover a Marte. El próximo explorador marciano, Mars 2020, actualmente
existe como un esqueleto robótico en el JPL. Los equipos de todo el mundo están
trabajando diligentemente para construir los instrumentos que adornarán al
explorador, por dentro y por fuera, y de ese modo darle las herramientas que
necesita para explorar. Mi instrumento favorito, Mastcam-Z, es un par de cámaras
con zoom que brotaran del mástil del Rover. Son las cámaras científicas del
vehículo explorador, especialmente diseñadas para ver a Marte tanto en
longitudes de onda de luz visible (donde las rocas y el polvo de Marte se ven
principalmente rojas) como en longitudes de onda infrarrojas cercanas (donde
las rocas y los sedimentos parecen mucho más variados).
Antes de poder instalar las cámaras en el
móvil, deben construirse con especificaciones extremadamente estrictas y luego
calibrarse. Llevó mucho más tiempo llegar a la calibración científica (el
último paso en el proceso de prueba) de lo que algunos del equipo esperaban
debido a muchos de los tipos de ajustes y correcciones típicos de último minuto
que a menudo se necesitan una vez que comience a probar instrumentos complejos
diseñados para ambientes hostiles como la superficie de Marte.
A principios de este mes, las cámaras
finalmente estaban listas para la calibración. El equipo de calibración, un
subconjunto del equipo completo de Mastcam-Z que incluye científicos,
ingenieros, especialistas en operaciones y estudiantes, fué a Malin Space
Science Systems en San Diego para realizar una impresionante variedad de
pruebas meticulosamente diseñadas. El equipo de calibración trabajó durante los
turnos de la mañana y de la noche para ejecutar tantas pruebas como fuera
posible dentro del tiempo disponible antes de que las cámaras tuvieran que entregarse
al JPL. En uno de mis turnos nocturnos, tomamos más de 100 imágenes de un
póster impreso con un patrón de puntos aleatorios, mientras que un técnico en
la sala limpia movió el póster unos centímetros pocos
centímetros después de cada cuadro individual. Fue tan tedioso como parece,
pero pronto se convirtió en una especie de baile: los técnicos ajustaron el
póster, los camarógrafos ordenaron capturar los marcos, los documentalistas
registraron parámetros, y los validadores de datos (¡ese era yo!) verificaron
las imágenes que Mastcam-Z tomó para verificar la calidad de los datos mientras
los técnicos ajustaban el póster para el siguiente cuadro. Luego lo hicimos de
nuevo. Y otra vez. Y otra vez.
Christian
Tate, Universidad de Cornell.
El
ingeniero de calibración de ASU Mastcam-Z, Andy Winhold (izquierda) ajusta un
tablero con puntos mientras que el ingeniero de operaciones de MSSS Jason Van
Beek (derecha) verifica la calidad de la imagen. Esta prueba en particular,
llamada calibración geométrica, requería que la placa se moviera más de 100
veces, a diferentes posiciones y distancias, a medida que las cámaras (en la
mesa a la derecha de la imagen) se separaban.
Esta
animación consta de imágenes tomadas por la cámara de vuelo Mastcam-Z izquierda
durante una de las 100 pruebas de objetivo de puntos. Después de cada prueba,
el objetivo se movió a una distancia diferente de las cámaras. Mastcam-Z fue
barrido a través de su rango de zoom completo. Al obtener imágenes de este
objetivo en tantas posiciones y distancias mientras varía el enfoque y el zoom,
el equipo de Mastcam-Z comprenderá con precisión la distorsión geométrica
introducida por la óptica Mastcam-Z en sus imágenes y medirá la longitud focal
efectiva y el campo de visión en cada enfoque y posición de zoom. El ingeniero
de operaciones del MSSS Jason Van Beek (izquierda) y el colaborador de
estudiantes graduados de Cornell Mastcam-Z Paul Corlies (derecha) fueron los
técnicos de sala limpia para esta prueba. ASU / MSSS.
Me sorprendió lo bien que funcionaba este
grupo de relativamente desconocidos como equipo. Los espíritus eran
notablemente altos en el equipo nocturno cuando abrazamos el tedio mucho antes
de acostarse. Aunque fue agotador e intenso, el compromiso de todos de
concentrarnos y garantizar que todas las pruebas se realizaran de manera segura
y cuidadosa me impresionó por completo. Las cosas no siempre fueron fáciles, de
hecho, los problemas interrumpieron casi todas las pruebas, pero siempre
prevaleció la capacidad del equipo para dar un paso atrás, evaluar y mitigar
con buen humor. Al final, después de 13 días consecutivos de trabajo tomando
más de 45,000 imágenes entre ambas cámaras, obtuvimos todos los datos de prueba
que necesitábamos.
Jim
Bell. CAMBIO DE CAMBIO DE CALIBRACIÓN DE MASTCAM-Z
En
una sala de conferencias de Malin Space Science Systems fuera de la sala
limpia, científicos, ingenieros, personal de operaciones y estudiantes del
equipo de calibración Mastcam-Z trabajan juntos en un cambio de turno para
planificar, ejecutar y analizar pruebas de calibración a medida que el turno
diurno se va al turno nocturno. ¡Las instalaciones y el personal de apoyo de
MSSS fueron excepcionales!
Fue humillante trabajar con instrumentos tan
finamente diseñados, sabiendo que van a ser atados a un robot y lanzados al
espacio. Nunca superaré lo fundamentalmente genial que es eso. Mis colegas en
este proyecto dedicaron innumerables horas a diseñar y ejecutar un plan de
calibración integral para garantizar que entendemos con precisión cómo se
comportará Mastcam-Z en Marte.
Mastcam-Z es solo uno de los muchos
instrumentos de Mars 2020. Montar un rover es una intensa labor de amor, que
requiere años de colaboración entre disciplinas mucho antes de que la diversión
de la exploración sea posible. Fue un honor jugar un pequeño papel en este
proceso, y después de mirar imágenes de puntos hasta que mis cansados ojos casi
se cruzaron, no puedo esperar a que Mastcam-Z capture las primeras vistas del
cráter Jezero del rover cuando finalmente abre su ojos en Marte.
Briony
Horgan. MASTCAM-Z EN LA SALA LIMPIA DE MALIN SPACE SCIENCE SYSTEMS.
Una mirada cercana al hardware
Mastcam-Z, ¡un poco más complicado que una cámara promedio! La cámara de primer
plano es el "ojo derecho"; El "ojo izquierdo" (idéntico
desde el exterior, pero con diferentes filtros de color en el interior) está en
el fondo aquí. Para la escala, cada cámara es casi tan larga y ancha como una
lata típica de pelotas de tenis. De izquierda a derecha, los tres cilindros pequeños
de color dorado o bronce en cada cámara son los motores para hacer funcionar el
mecanismo de enfoque, el mecanismo de zoom y la rueda de filtro. Para el
montaje en el mástil del rover, las cámaras se voltearán boca abajo desde su
orientación en los accesorios de prueba aquí, y la abertura rectangular es lo
que se verá al mirar el rover desde el frente.
Briony
Horgan. MASTCAM-Z CON UN OBJETIVO ESTRELLA DE SIEMENS
El
ingeniero de calibración de ASU Mastcam-Z, Andy Winhold, observa cómo Mastcam-Z
intenta resistirse a ser hipnotizado mientras toma imágenes de un objetivo de
resolución de imagen con diseño de molinete llamado "estrella de
Siemens". Crédito: Briony Horgan.
Briony
Horgan. EL TABLERO GEO MASTCAM-Z EN LA SALA LIMPIA
El
ingeniero de operaciones de MSSS Chris Donaldson (izquierda) y el ingeniero de
calibración de ASU Mastcam-Z Andy Winhold (derecha) colocan el mosaico de roca,
mineral y objetivo de calibración que llamamos Geo-Board para que Mastcam-Z lo
muestre. Este tablero contiene rocas de la Tierra, así como objetivos de color
y textura para servir como referencias de lo que Mastcam-Z captura en Marte.
Fuente
Tina Seeger – Estudiante graduada en Western Washintong
University.
Tina Seeger es una estudiante de primer año de
posgrado que estudia geología en la Universidad Western Washington, donde
utiliza el instrumento Mastcam del rover Curiosity para investigar las
diferencias de composición entre los tipos de rocas. Se unió al equipo de
Curiosity después de completar una licenciatura en Geociencias y Astronomía en
Williams College, y rápidamente se enamoró del uso de robots espaciales para
estudiar su materia favorita: rocas espaciales. Cuando no está en turno para
ayudar a conducir Curiosity, trabaja en el equipo Mars 2020 como colaboradora
estudiantil del instrumento Mastcam-Z para prepararse para las próximas
aventuras del rover. De vez en cuando se aleja de la escalada robótica del
Monte Sharp para escalar los espectaculares volcanes de Washington, y comparte
su amor por el espacio como Dark Ranger del programa de astronomía en el Parque
Nacional Mount Rainier
