In luglio 2020, la missione cinese Tianwen-1 è arrivata in orbita attorno a Marte, composta da sei elementi robotici: un orbiter, un lander, due telecamere dispiegabili, una camera remota e il rover Zhurong. Essendo la prima di una serie di missioni interplanetarie della China National Space Administration (CNSA), lo scopo della missione è quello di indagare sulla geologia e sulla struttura interna di Marte, caratterizzare la sua atmosfera e cercare indicazioni di acqua sul pianeta rosso. Come molti dei vari orbiter, lander e rover attualmente in esplorazione di Marte, anche Tianwen-1 è alla ricerca di possibili prove di vita su Marte, sia passata che presente.
Nei quasi 1298 giorni di esplorazione di Marte, l’orbiter della missione Tianwen-1 ha acquisito innumerevoli immagini di telerilevamento della superficie marziana. Grazie a un team di ricercatori dell’Accademia Cinese delle Scienze (CAS), queste immagini sono state combinate per creare la prima mappa globale ad alta risoluzione in colori di Marte con risoluzioni spaziali superiori a 1 km (0,62 miglia). Questa attualmente rappresenta la mappa di Marte con la più alta risoluzione e potrebbe servire come base globale per supportare missioni con equipaggio in futuro.
Il team era guidato dal Professor Li Chunlai degli Osservatori Astronomici Nazionali della Cina (NOAC) e dal Professor Zhang Rongqiao del Centro di Esplorazione Lunare e Ingegneria Spaziale. Si sono uniti a loro numerosi colleghi del Laboratorio Chiave di Esplorazione Lunare e Spazio Profondo, dell’Istituto di Ottica ed Elettronica, dell’Università dell’Accademia Cinese delle Scienze e dell’Istituto di Fisica Tecnica di Shanghai. L’articolo che descrive la loro ricerca, “Un dataset di immagini globali a colori da 76 m per pixel e mappa di Marte da Tianwen-1,” è recentemente apparso sulla rivista Science Bulletin.
La camera ottica (MoRIC) e lo spettrometro per immagini (MMS) a bordo dell’orbiter Tianwen-1 sono stati utilizzati per ottenere immagini di telerilevamento dell’intera superficie marziana. Crediti e ©: Science China Press
Diversi mappe globali di Marte sono state create utilizzando immagini di telerilevamento acquisite da strumenti a bordo di sei precedenti missioni. Queste includono i sistemi di imaging visivo della sonda Mariner 9, degli orbiter Viking 1 e 2, della Mars Orbiter Camera-Wide Angle (MOC-WA) a bordo del Mars Global Surveyor (MGS), della Context Camera (CTX) a bordo del Mars Reconnaissance Orbiter (MRO), della High-Resolution Stereo Camera (HRSC) di Mars Express (MEX) e del Thermal Emission Imaging System (THEMIS) sull’orbiter Mars Odyssey.
Tuttavia, queste mappe avevano tutte una risoluzione spaziale significativamente inferiore rispetto a quelle create dal team CAS utilizzando le immagini acquisite dall’orbiter Tianwen-1. Ad esempio, il MGS MOC-WA Atlas Mosaic ha una risoluzione spaziale di 232 metri per pixel (280 iarde per pixel) nel band visibile, e il THEMIS Global Mosaic della missione Mars Odyssey offre una risoluzione spaziale di circa 100 m/pixel (~110 piedi/pixel) nel band infrarosso. Anche se il MRO Global CTX Mosaic di Marte copriva il 99,5% della superficie marziana (da 88° nord a 88° sud) nel band visibile, aveva una risoluzione spaziale di circa 5 m/pixel (5,5 iarde/pixel).
Inoltre, c’era una mancanza di immagini globali a colori di Marte con risoluzioni spaziali di cento metri (110 iarde) o superiori. In termini di immagini globali a colori, i mosaici globali colorati di Marte Viking v1 e v2 presentano risoluzioni spaziali di circa 925 m/pixel e 232 m/pixel (~1010 e 255 iarde/pixel), rispettivamente. Nel frattempo, lo strumento MoRIC ha acquisito 14.757 immagini durante le oltre 284 orbite eseguite dall’orbiter Tianwen-1, con risoluzioni spaziali comprese tra 57 e 197 m (62 e 215 iarde).
Durante questo periodo, lo Spettrometro Mineralogico di Marte di Tianwen-1 ha acquisito un totale di 325 strisce di dati nei band visibile e infrarosso vicino, con risoluzioni spaziali che variano da 265 a 800 m (290 a 875 iarde). Le immagini raccolte hanno anche raggiunto una copertura globale della superficie marziana. Utilizzando questi dati, il Professor Li Chunlai, il Professor Zhang Rongqiao e i loro colleghi hanno elaborato i dati delle immagini che hanno portato a questa ultima mappa globale di Marte. Il team ha anche ottimizzato i dati originali di misurazione dell’orbita utilizzando la tecnologia di correzione a bundle.
(a) Prodotto dati Level 2C come input, (b) immagine corretta per correzione atmosferica, (c) immagine corretta per correzione fotometrica e (d) immagine corretta dopo correzione del colore. Crediti e ©: Science China Press
Trattando Marte come una rete di aggiustamenti unificata, il team è stato in grado di ridurre la deviazione di posizione tra le singole immagini a meno di 1 pixel e creare un mosaico globale “senza soluzione di continuità”. I veri colori della superficie marziana sono stati ottenuti grazie ai dati acquisiti dal MMS, mentre la correzione del colore ha consentito l’uniformità globale del colore. Tutto ciò si è culminato con il rilascio della Tianwen-1 Mars Global Color Orthomosaic 76 m v1, che ha una risoluzione spaziale di 76 m (83 iarde) e un’accuratezza orizzontale di 68 m (74 iarde).
Questa mappa è attualmente la mappa globale a colori veri di Marte con la più alta risoluzione e migliora significativamente la risoluzione e l’autenticità del colore delle mappe marziane precedenti. Questa mappa potrebbe servire come riferimento geografico per altre agenzie spaziali e organizzazioni partner per mappare la superficie marziana con ancora maggiore risoluzione e dettaglio. Potrebbe anche essere utilizzata dalle agenzie spaziali per selezionare siti per futuri esploratori robotici che continueranno a cercare indizi sul passato di Marte. Inoltre, potrebbe essere utile quando NASA e Cina invieranno missioni con equipaggio su Marte, previste per iniziare tra i primi anni 2030 e 2040.