Novas imagens de Júpiter são divulgadas

 (missionjuno.swri.edu)
4 pontos por GN⁺ 2024-11-07 | 1 comentários | Compartilhar no WhatsApp
  • A galeria de processamento de imagens JunoCam da Mission Juno é um espaço de ciência cidadã onde é possível baixar imagens brutas e compartilhar resultados corrigidos e processados pelos próprios usuários
  • Os intensos cinturões de radiação de Júpiter estão afetando alguns componentes da JunoCam, e nas imagens do PJ56 já se observam redução de alcance dinâmico e aumento de fundo e ruído
  • Os participantes podem trabalhar com imagens de Júpiter e de suas luas de várias formas, de recortes simples a realce de características atmosféricas, correção de cor, colagens e reconstrução avançada de cores
  • A galeria mostra lado a lado imagens brutas da JunoCam e uploads da comunidade, com suporte a filtros por Perijove Pass, Points of Interest, Mission Phase e Submitted by
  • A JunoCam é um imageador pushframe que opera em uma sonda em rotação e fornece imagens sob restrições de captura e transmissão como RGB, filtro de metano de cerca de 890 nm, TDI e companding de 8 bits

O papel da galeria de processamento de imagens JunoCam

  • A galeria da JunoCam é um espaço para baixar imagens brutas e enviar imagens processadas pelos usuários para compartilhamento
  • As formas de processamento recomendadas vão de correções simples a reconstruções avançadas
    • Recorte simples
    • Realce de características atmosféricas específicas
    • Correção de cor
    • Criação de colagens
    • Reconstrução avançada de cores
  • Contribuições anteriores foram usadas em textos sobre Juno, Júpiter e JunoCam, em relatórios da comunidade científica e também em artigos de periódicos científicos com a devida atribuição
  • Algumas criações também podem ser vistas como obras de arte, e estão sendo consideradas formas de exibi-las como arte

Efeitos da radiação e desafios no processamento de imagens

  • Um dos grandes desafios da Juno são os fortes cinturões de radiação de Júpiter, que devem limitar a vida útil dos subsistemas de engenharia e ciência da sonda
  • A JunoCam atualmente já mostra efeitos de radiação em alguns componentes
  • Nas imagens PJ56, o alcance dinâmico diminui e o fundo e o ruído aumentam
  • Cientistas cidadãos podem explorar novas formas de processamento que revelem a beleza e o mistério de Júpiter e de suas luas mesmo nessas imagens

Imagens PJ-1 e testes iniciais de captura

  • A primeira passagem pelo perijove de Júpiter teve caráter de operação de teste da JunoCam
  • As 28 imagens capturadas na época foram projetadas para encontrar a geometria de observação ideal e as melhores configurações da câmera
  • Na captura do polo norte, 4 imagens compararam várias condições
    • Foram usados dois ajustes de TDI para encontrar um valor adequado às regiões polares
    • Tentou-se um nível muito alto de TDI, ou seja, uma exposição longa, para detectar a aurora de Júpiter
    • Comparou-se a geometria olhando diretamente para o polo com uma geometria oblíqua a menor distância
  • Testes semelhantes foram realizados no polo sul, e outros itens de comparação incluíram testes de configurações de compressão
  • O filtro de metano incluído para investigações científicas dos polos está próximo do limite da faixa de comprimento de onda do detector, exigindo exposições muito longas para obter fótons suficientes
    • Em algumas imagens, isso gerou luz dispersa
    • Para fins científicos, as partes com esse artefato devem ser recortadas
    • Está em andamento a identificação das condições que causam esse problema para reduzi-lo em capturas futuras

Navegação e filtragem na galeria

  • A galeria exibe juntas as imagens da própria JunoCam e as imagens enviadas pela comunidade
  • As imagens da JunoCam são identificadas por um pequeno ícone de nave espacial
  • As imagens brutas e processadas são mostradas juntas assim que ficam prontas
  • Publicações de vídeo da JunoCam podem ser baixadas em pacotes zip, já que o número de imagens individuais é grande demais
  • A galeria pode ser filtrada por vários critérios
    • Perijove Pass
    • Points of Interest
    • Mission Phase
    • Submitted by
  • Para criar uma galeria pessoal de um determinado “artist”, basta escolher o autor desejado em “Submitted by” à esquerda e clicar em “Filter”
  • As imagens da fase de missão Earth Flyby foram obtidas quando a Juno passou pela Terra em 2013, e a maioria dos exemplos processados provavelmente veio de contribuições amadoras

Características técnicas das imagens da JunoCam

  • A JunoCam, assim como câmeras MSSS anteriores, é um imageador pushframe
  • O detector tem várias tiras de filtro com diferentes larguras de banda acopladas diretamente à superfície fotoativa
    • Cada tira atravessa toda a largura do detector, mas ocupa apenas parte da altura
    • As tiras de filtro da JunoCam têm 1600 pixels de largura e cerca de 155 linhas de altura
  • As tiras de filtro varrem o alvo com a rotação da sonda
    • Na velocidade nominal de rotação de 2 RPM, um quadro é adquirido a cada cerca de 400 milissegundos
  • A JunoCam possui quatro filtros
    • Três filtros visíveis: vermelho, verde e azul
    • Um filtro de metano de banda estreita centrado em cerca de 890 nm
  • Devido à velocidade de rotação da sonda, exposições acima de cerca de 3,2 milissegundos podem causar desfoque superior a 1 pixel
  • Nas condições de iluminação de Júpiter, uma exposição tão curta resulta em SNR muito baixo, por isso a câmera oferece Time-Delayed-Integration (TDI)
    • O TDI desloca a imagem verticalmente em uma linha a cada 3,2 milissegundos durante a exposição para compensar o movimento da cena causado pela rotação
    • Em condições de captura orbital, é possível usar até cerca de 100 etapas de TDI mantendo a taxa de quadros necessária para sobreposição entre quadros
    • No Earth Flyby, havia luz suficiente e o TDI não era necessário, exceto para a banda de metano e para capturas do lado noturno
  • Os pixels da JunoCam têm profundidade de 12 bits na câmera, mas são convertidos internamente para 8 bits por meio de uma tabela de companding sem perdas
    • Esse processo é semelhante à correção gama e serve para reduzir o tamanho dos dados
    • Todos os produtos da JunoCam no site Mission Juno estão no formato de 8 bits recebido na Terra
    • Usuários científicos que fazem análise radiométrica devem usar os produtos de dados “RDR” armazenados no Planetary Data System, que são reconvertidos para uma escala linear de 12 bits

Leituras relacionadas

1 comentários

 
GN⁺ 2024-11-07
Opiniões no Hacker News

  • Estas fotos vieram da Juno. É uma sonda lançada em 2011 que orbita Júpiter desde 2016; sinceramente, eu achava que ela já tinha saído do radar, mas olhando a programação na Wikipedia, ela ainda se aproxima do perijove mais ou menos todo mês e uma semana, observando o planeta a partir de longitudes cada vez diferentes: https://en.wikipedia.org/wiki/Juno_(spacecraft)#Timeline
    O fim da missão está previsto para daqui a cerca de um ano, e a câmera foi “incluída para ajudar na educação e na divulgação ao público, mas depois reaproveitada para estudos da dinâmica das nuvens de Júpiter”

    • Dizem que foi uma briga enorme para levar essa câmera. No projeto inicial, ela não estava incluída porque não era necessária para os objetivos científicos

  • Pelo que me lembro, a missão da Juno era fazer observações penetrando com radar para ver abaixo da camada de nuvens
    Na faculdade, meu filho trabalhou no motor FFT que processava os dados de radar, e agora esse código está orbitando Júpiter

    • Um amigo próximo trabalhou no Mars rover e me colocou como referência
      Quando o pessoal de recrutamento começa a perguntar coisas do tipo “você consegue usar bibliotecas e técnicas Android modernas?”, eu respondo imediatamente: “O código dele está em outro planeta. Ele tem capacidade de aprender qualquer coisa”
      Aí ficam quietos na hora
    • Acho que alguém com quem trabalhei nos anos 80 fez o pré-amplificador de radar da Pioneer Venus. Era uma pessoa realmente brilhante
    • Isso daria um adesivo de para-choque divertido e também confuso. Quando outro pai dissesse “meu filho é aluno de honra”, você poderia dar de ombros e dizer: “Legal, mas ele tem código orbitando Júpiter?”
      Estou falando em tom de piada, mas é algo genuinamente incrível e digno de orgulho

  • Tem uma sensação alienígena, e às vezes chega a ser inquietante
    Das fotos do pouso na Lua aos Mars rovers, passando por várias missões a asteroides e planetas, parece que agora os corpos do Sistema Solar se tornaram lugares vívidos, complexos e, acima de tudo, “reais”

    • Acho que sei qual é essa sensação. Quando vejo fotos de planetas de perto, às vezes bate de repente a impressão de estar lá fora junto da sonda, em um lugar solitário e desolado a milhões de milhas de casa
    • As fotos de Plutão tiradas pela New Horizons são surpreendentemente belas. Quem diria que alguém poderia se apaixonar por uma rocha congelada

  • Imagens assim são sempre impressionantes. Sei que há pós-processamento para deixá-las mais fáceis de ver e mais impactantes, mas ainda assim é extraordinário. As imagens só vão melhorar daqui para frente

    • Deve ser interessante ver aquele antigo imaginário de Júpiter, com faixas coloridas em camadas e uma grande mancha bem definida, sendo substituído por imagens modernas como estas. É caótico, cheio de redemoinhos, e o modo como as cores se misturam é quase pictórico
    • Mais esmagadora que a aparência é sempre a escala. Você fica admirando aqueles belos redemoinhos e, quando percebe que um planeta inteiro caberia dentro deles, dá até vertigem

  • É realmente assustador. Todos aqueles redemoinhos parecem furacões do tamanho de planetas. Dá arrepios pensar que, se Júpiter fosse maior, teria virado uma estrela, e a vida na Terra não existiria

    • Para Júpiter se tornar uma anã marrom, precisaria ter 13 vezes sua massa atual; para virar uma estrela de baixa massa, cerca de 83 a 85 vezes [1]
      [1]: https://www.astronomy.com/science/ask-astro-could-jupiter-ev...
    • Tudo que me lembra que vivemos em um ambiente fino como uma casca de ovo sobre um grão de areia, enquanto lá fora há um vácuo infinito, frio e letal, com fogos infernais por toda parte que evaporariam a Terra inteira se chegássemos perto, me parece assustador
      Lugares como a Terra são raríssimos. Eu queria que mais pessoas cuidassem da Terra
    • Não tenho certeza sobre a parte de que “se Júpiter fosse maior, teria virado uma estrela e não haveria vida na Terra”
      Mesmo que houvesse uma estrela pequena na órbita de Júpiter, por exemplo uma do tamanho de uma anã vermelha, talvez isso não fizesse grande diferença para a Terra além de parecer mais brilhante no céu noturno
    • O periélio de Júpiter fica a apenas 5 UA do Sol. Mesmo que Júpiter esteja muito longe de ter massa suficiente para virar uma estrela, imagino que poderia ter crescido o bastante para desestabilizar a órbita da Terra
    • Júpiter se arrependerá para sempre do caminho que não tomou

  • Quão difícil seria enviar algo que mostrasse Júpiter em vídeo ao vivo 24 horas por dia de um ângulo fixo?

    • Bastante difícil
      A esfera de influência de Júpiter é cheia de radiação, então um satélite precisaria de muita blindagem, o que o tornaria muito pesado. Além disso, não basta chegar a Júpiter; entrar em uma órbita síncrona em torno de um planeta que não é a Terra exige muito empuxo, então também precisa de bastante combustível. Por fim, o tempo é outro problema. A Europa Clipper acabou de deixar a Terra, mas levará 8 anos para chegar a Júpiter. As janelas de lançamento são longas, mas muito espaçadas, então o timing da missão também importa
      Um fato interessante: a Clipper vai para Europa, mas passará boa parte da missão em órbita de Júpiter, passando perto de Europa a cada órbita. Essa foi uma escolha para reduzir a radiação recebida pelo satélite durante a missão, e a órbita é enorme justamente para evitar a radiação ao máximo
      A região ao redor de Júpiter e suas luas provavelmente é um dos ambientes espaciais mais hostis do Sistema Solar. Ele captura asteroides, tem radiação intensa, é um planeta gigantesco cheio de gás que corroeria pessoas e espaçonaves que entrassem nele, e seu enorme poço gravitacional torna difícil escapar depois de entrar. Não há muitos lugares no Sistema Solar tão perigosos quanto Júpiter e suas luas
    • Para comunicação, seria necessária linha de visada, e o Sol provavelmente ficaria no meio de vez em quando

  • As fotos são lindas. Mas fico me perguntando por que colocam as imagens em resolução total no Flickr, em vez de em seus próprios servidores

  • Talvez seja uma pergunta boba, mas por que as fotos estão cortadas?

    • Não é uma pergunta boba de jeito nenhum. Na prática, há muito mais processamento envolvido do que simplesmente recortar
      “As imagens são reprojetadas de acordo com um modelo geométrico preliminar da câmera, alguns artefatos da câmera são removidos, e uma correção aproximada de iluminação é aplicada com um BRDF polinomial de 3º grau em relação ao cosseno do ângulo de incidência e do ângulo de emissão”
      Se você olhar o link “Source Image(s)” em cada foto, dá para entender muito melhor o que a câmera realmente vê. Descendo pela imagem original, também dá para ver como os diferentes canais de cor são intercalados para transmissão. O exemplo de onde veio essa explicação e o original estão aqui:
      https://www.missionjuno.swri.edu/junocam/processing?id=17025
      https://www.missionjuno.swri.edu/junocam/processing?id=JNCE_...
    • Não é uma pergunta boba. Parece que as imagens não estão realmente cortadas. A JunoCam é descrita como um dispositivo de captura “push broom” [0]. A câmera tira fotos enquanto a espaçonave gira. Então é mais como ver um panorama montado do que uma parte recortada de uma imagem maior
      [0] https://en.wikipedia.org/wiki/JunoCam#Design

  • Por que Júpiter é tão colorido assim?
    Se as variações de cor indicam diferenças parecidas com variações de densidade, por que há tanta turbulência em Júpiter e por que as camadas superiores não são mais uniformes? Seria por movimentos de maré? Alguém sabe?

    • Este artigo[1] tem fotos da JunoCam de um sobrevoo anterior, ajustadas para ficarem aproximadamente parecidas com o que uma pessoa veria. Mesmo assim, ainda há bastante cor
      Este artigo científico[2] estuda tempestades ovais, mas também traz detalhes sobre a atmosfera e as cores:
      O vermelho costuma ser atribuído a cromóforos (chromophores) vermelhos, que são produtos de reações químicas complexas, como a fotólise ultravioleta da amônia junto com acetileno. Esses cromóforos podem agir como uma espécie de material que reveste partículas de amônia
      A estrutura das nuvens na atmosfera de Júpiter, especialmente a natureza de características em vórtice como a Grande Mancha Vermelha e as ovais brancas, ainda é um mistério
      Este artigo[3] tenta reproduzir a reação em laboratório e compará-la com as cores observadas. Ele trata com um pouco mais de detalhe dos possíveis processos de formação das cores
      E também quero muito incluir esta foto[4]. A sensação de profundidade criada pelas pequenas nuvens felpudas e suas sombras é ótima
      [1]: https://www.jpl.nasa.gov/images/pia25018-nasas-juno-mission-...
      [2]: https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/201... Characterization of the white ovals on Jupiter's southern hemisphere using the first data by the Juno/JIRAM instrument
      [3]: https://doi.org/10.1016/j.icarus.2016.03.008 Chromophores from photolyzed ammonia reacting with acetylene: Application to Jupiter’s Great Red Spot (use the hub of science for full paper)
      [4]: https://apod.nasa.gov/apod/ap241103.html
    • A descrição diz que as cores e o contraste foram exagerados. Parece que esse estilo está em alta, como nas imagens recentes da Lua ou de Plutão. Também podem ter convertido em cores partes não visíveis do espectro, como se faz em fotos de nebulosas, para distinguir melhor a composição do material
      A intenção é boa. Isso torna as imagens muito mais informativas e, por serem muito bonitas, também ajuda a conquistar apoio do público. Mas também causa um pouco de mal-entendido e confunde as pessoas
    • Dá para considerar que quase todas as imagens espaciais que não dizem explicitamente o contrário são em falsa cor (false color)
      https://science.nasa.gov/resource/jupiter-in-true-and-false-...
      https://www.cnet.com/science/space/why-nasas-image-of-jupite...

  • A JunoCam[1] não é um instrumento científico da Juno. É um equipamento que foi adicionado para produzir essas imagens incríveis que podemos apreciar. Pessoalmente, fico feliz com isso
    Claro que dados são dados, então também há alguns estudos científicos planejados usando esse material
    [1]: https://en.wikipedia.org/wiki/JunoCam

    • Mais missões espaciais deveriam incluir equipamentos assim daqui para frente. Estou muito ansioso pelas imagens que a Europa Clipper vai enviar