– О, да это легко, – говорит Кристиан Шаллер, улыбаясь.
Шаллер – разработчик программного обеспечения, который отвечает за компьютерные инструменты планирования, предназначенные для специалистов наведения на цель из группы инструмента HiRISE и ученых, чтобы они могли задавать требуемый ракурс нужных им снимков.
– Это действительно просто, потому что большая команда одаренных конструкторов и ученых создала замечательный аппарат и фантастический инструмент, и NASA лучше всех разбирается в космической навигации. Так что на практике выглядит так, будто мы получаем эти фотоснимки без особых усилий, потому что неслыханно талантливые люди потрудились, чтобы скрыть от нас все, что могло бы показаться сложным.
Поскольку между командами навигации и формирования изображений налажена постоянная тесная координация, все их участники точно знают, где будет станция MRO в тот или иной момент времени и с какой точно скоростью она будет двигаться.
Координация осуществляется благодаря так называемым эфемеридам (результатам вычислений положения планет, небесных тел и космических аппаратов на заданные моменты времени), которые распространяются при помощи механизма, разработанного отделом навигационной и вспомогательной информации лаборатории реактивного движения. И, чтобы его обозначить, пришлось изобрести крайне сложные аббревиатуры.
– Этот механизм назвали SPICE
[77], и это объединяющая аббревиатура для таких наборов данных, как SPK, PCK, IK, CK и EK (что означает соответственно «эфемериды искусственных и естественных тел», «планетарные константы», «описания инструментов», «информация ориентации и наведения», «информация о событиях»), – объясняет Шаллер. – Навигационная команда MRO дает нам сведения об орбите, переводит их в файлы эфемерид системы SPICE и предоставляет доступ к этим файлам всем участникам проекта. Наши инструменты планирования могут загружать файлы системы SPICE и показывать нам, где мы будем (прогнозируемые орбиты) и где мы были раньше (реконструированные пройденные орбиты).
Первый фотоснимок, сделанный камерой HiRISE на орбите Марса, на снимке виден район равнины Боспор. Источник: NASA / лаборатория реактивного движения / университет штата Аризона.
Шаллер объясняет, что для команды HiRISE самая большая проблема – это согласование частоты сканирования камеры с предсказанной скоростью аппарата по отношению к поверхности Марса.
– Если мы выберем неверную частоту сканирования, у нас получатся смазанные или деформированные снимки, – говорит он.
Как раз для этого и необходимы те программы, которые написал Шаллер, – чтобы рассчитывать частоту сканирования на основе прогнозируемой скорости станции.
Первый снимок камеры HiRISE, который был сделан после формирования главной наблюдательной орбиты станции (любимый снимок Альфреда Мак-Ивена), демонстрирует заснеженное дно каньона Иус. Источник: NASA / лаборатория реактивного движения / Университет штата Аризона
Шаллер вспоминает, как его программе в первый раз пришлось выдержать испытание практикой: момент, когда был сделан первый орбитальный снимок при помощи камеры HiRISE. Это произошло во время маневра аэроторможения, когда станция использовала атмосферу Марса для того, чтобы постепенно сбросить скорость для выхода на орбиту наблюдения – этот процесс занял пару месяцев.
– Мы все очень нервничали и переживали за успех этого сеанса съемки, – говорит Шаллер, – и я испытывал немалую тревогу. Если бы я напортачил с расчетом частоты сканирования, тогда мне предстояло бы проделать гораздо больше работы, потому что космический аппарат уже выходил на свою рабочую орбиту.
По случаю такого события вся команда собралась в центре планирования, чтобы быть вместе, когда данные первого снимка начнут приниматься на Земле.
– Мы как в дурмане ждали появления первого снимка, – говорит Шаллер.
По большей части, как рассказывает Шаллер, группа получения изображений не фотографирует что попало. Ее сотрудники всегда начинают с конкретной задачи определенного рода: какого-либо пункта на Марсе, насчет которого есть запрос – либо от участника научной команды, либо по линии изучения возможного района посадки какого-то будущего аппарата, или, возможно, предложение провести съемку какого-то района, высказанное со стороны энтузиастов (об этом расскажем позже).
– Мы начинаем с задания определенной цели, – объясняет Шаллер, – потом мы проверяем, можем ли мы наблюдать ее вообще и если да, то когда именно. Мы организуем координацию с другими командами. Как только мы решим эти вопросы, мы задаем требуемые параметры фотоснимка, генерируем набор команд для наблюдений и отправляем их в лабораторию реактивного движения, где полетная команда инженеров пересылает их на борт станции.
Если требуется сделать особенную фотографию, наподобие снимков посадки Phoenix или Curiosity, координация гораздо сложнее. Как только снимки поступают в обработку, начинается тяжелый труд по поиску конкретной цели съемки на огромных «сырых» снимках большого разрешения, присланных станцией.
– Поскольку HiRISE – это на самом деле четырнадцать отдельных камер, совмещенных в один ряд, выше и ниже которого располагаются по две матрицы, нам приходится просматривать четырнадцать отдельных изображений, – говорит Шаллер. – Поэтому мы прочесываем двадцать восемь отдельных файлов, и каждый из них 1024 пикселя шириной и несколько десятков тысяч пикселей высотой, а цель – скажем, Curiosity или Phoenix, – может быть размером всего в несколько пикселей.
Такая «охота» отнимает определенное время, и никогда нет стопроцентной уверенности, что на каком-либо из снимков удалось-таки зафиксировать крошечный искусственный аппарат.
– Но когда кто-то его находит, очень трудно ошибиться, потому что ни с чем нельзя перепутать радостные вопли, доносящиеся из рабочего кабинета этого человека! – смеется Шаллер.
– В месяцы перед посадкой Curiosity мы до посинения фотографировали кратер Гейл, – говорит Кристин Блок, которая занимает должность инженера по планированию научной программы аппаратуры HiRISE. – Кажется, мы эту местность знали лучше, чем какую-либо еще на Марсе. И вот мы стали прочесывать фотоснимки, стремясь найти на знакомом ландшафте что-либо новое. Мы щурились, клонили головы набок и то и дело устраивали ложные тревоги, пока наконец не добрались до фотографии парашюта и теплозащитного экрана. Бо́льшая часть Марса – пыльный ландшафт, в некоторых местах одноцветный, но этот парашют был такой яркий, что на снимке казалось, что он светится.
Камера HiRISE сфотографировала парашют и теплозащитный экран Curiosity, лежащие на поверхности Марса недалеко от точки посадки Mars Science Laboratory. Источник: NASA / лаборатория реактивного движения / Университет штата Аризона
