HiRISE

El Experimento Científico de Imágenes de Alta Resolución (HIS) es una cámara a bordo del Orbitador de Reconocimiento de Marte ( MARS Orbiter) , que orbita y estudia Marte desde 2006. Este instrumento de 65  kg (143  lb) y 40 millones de dólares fue construido bajo la dirección del Laboratorio Lunar y Planetario de la Universidad de Arizona por Ball Aerospace & Technologies Corp. Consta de un telescopio reflector con una apertura de 0,5 m (19,7 pulgadas) , el más grande hasta la fecha en cualquier misión al espacio profundo , que le permite tomar fotografías de Marte con una resolución de 0,3 m/píxel (1 pie/píxel), pudiendo distinguir objetos de menos de un metro de diámetro.     

HiRISE ha fotografiado vehículos exploradores de Marte en la superficie, incluyendo el rover Opportunity y la misión Curiosity en curso . ^{[ 1 ]}

A finales de la década de 1980, Alan Delamere, de Ball Aerospace & Technologies, comenzó a planificar el tipo de imágenes de alta resolución necesarias para apoyar el retorno de muestras y la exploración de la superficie de Marte. A principios de 2001, se asoció con Alfred McEwen, de la Universidad de Arizona, para proponer una cámara de este tipo para el Orbitador de Reconocimiento de Marte (MRO), y la NASA la aceptó formalmente el 9 de noviembre de 2001.

Ball Aerospace se encargó de construir la cámara y entregó HiRISE a la NASA el 6 de diciembre de 2004 para su integración con el resto de la nave espacial. Fue preparada para su lanzamiento a bordo del MRO el 12 de agosto de 2005, entre los vítores del equipo de HiRISE presente.

Durante la fase de crucero de la MRO, HiRISE tomó varias fotografías de prueba, incluyendo algunas de la Luna y del cúmulo estelar Jewel Box . Estas imágenes ayudaron a calibrar la cámara y prepararla para fotografiar Marte.

El 10 de marzo de 2006, MRO alcanzó la órbita marciana y preparó HiRISE para adquirir algunas imágenes iniciales de Marte. ^{[ 2 ]} El instrumento tuvo dos oportunidades para tomar fotografías de Marte (la primera fue el 24 de marzo de 2006) antes de que MRO entrara en aerofrenado, tiempo durante el cual la cámara estuvo apagada durante seis meses. ^{[ 3 ]} Se encendió con éxito el 27 de septiembre y tomó sus primeras fotografías de alta resolución de Marte el 29 de septiembre.

El 6 de octubre de 2006, HiRISE tomó la primera imagen del cráter Victoria , un sitio que también estaba siendo estudiado por el rover Opportunity . ^{[ 4 ]}

En febrero de 2007, siete detectores mostraron signos de degradación, con un canal IR casi completamente degradado y otro mostrando signos avanzados de degradación. Los problemas parecieron desaparecer cuando se utilizaron temperaturas más altas para tomar fotografías con la cámara. ^{[ 5 ]} En marzo, la degradación pareció haberse estabilizado, pero la causa subyacente seguía siendo desconocida. ^{[ 6 ]} Experimentos posteriores con el Modelo de Ingeniería (EM) en Ball Aerospace proporcionaron evidencia definitiva de la causa: contaminación en los convertidores analógico-digitales (ADC) que produce inversión de bits para crear el ruido aparente o datos erróneos en las imágenes, combinado con fallas de diseño que llevan a la entrega de formas de onda analógicas deficientes a los ADC. Trabajos posteriores mostraron que la degradación puede revertirse calentando los ADC.

El 3 de octubre de 2007, HiRISE se orientó hacia la Tierra y tomó una fotografía de ella y la Luna . En la imagen a color de alta resolución, la Tierra tenía un diámetro de 90 píxeles y la Luna de 24 píxeles, desde una distancia de 142  millones de km. ^{[ 7 ]}

El 25 de mayo de 2008, HiRISE fotografió el descenso en paracaídas del módulo de aterrizaje Phoenix de la NASA hacia la superficie de Marte. Fue la primera vez que una nave espacial fotografió el descenso final de otra nave espacial sobre un cuerpo planetario. ^{[ 8 ]}

Para 2010, HiRISE había fotografiado solo alrededor del uno por ciento de la superficie de Marte ^{[ 9 ]} y para 2016 la cobertura era de alrededor del 2,4%. ^{[ 10 ]} Fue diseñado para capturar áreas más pequeñas con alta resolución; otros instrumentos escanean áreas mucho más grandes para encontrar cosas como cráteres de impacto recientes. La cámara de contexto (CTX) de MRO capturó dos cráteres de impacto recientes (>130 metros cada uno) formados en Marte a finales de 2021, los más grandes descubiertos por MRO. Estos eventos sísmicos también fueron detectados por la misión InSight (Interior Exploration using Seismic Investigations, Geodesy and Heat Transport) . El cráter en Amazonis Planitia fue descubierto independientemente por ambas misiones, mientras que el cráter en Tempe Terra fue observado primero por Insight y luego buscado con imágenes de CTX. ^{[ 11 ] [ 12 ]} Esta identificación permitió además el desarrollo de nuevas técnicas mediante las cuales los depósitos de hielo en el futuro podrían caracterizarse por el color de HiRISE. ^{[ 13 ]}

El 1 de abril de 2010, la NASA publicó las primeras imágenes del programa HiWish, en el que el público sugirió lugares para que HiRISE los fotografiara. Uno de los ocho lugares fue Aureum Chaos. ^{[ 14 ]} La primera imagen a continuación ofrece una vista panorámica del área. Las dos imágenes siguientes son de la imagen de HiRISE. ^{[ 15 ]}

Las siguientes tres imágenes se encuentran entre las primeras tomadas en el marco del programa HiWish. La primera es una imagen de contexto de CTX que muestra hacia dónde apunta el HiRISE.

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  Imagen THEMIS con vista panorámica de las siguientes imágenes HiRISE. El recuadro negro muestra la ubicación aproximada de las imágenes HiRISE. Esta imagen es solo una parte de la vasta área conocida como Aureum Chaos. Haga clic en la imagen para ver más detalles.
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  Aureum Chaos , visto por HiRISE, bajo el programa HiWish. La imagen se encuentra en el cuadrángulo Margaritifer Sinus .
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  Vista en primer plano de la imagen anterior, capturada por HiRISE con el programa HiWish. Los pequeños puntos redondos son rocas.

El siguiente grupo de imágenes muestra algunas capturas significativas realizadas por el instrumento. Algunas de ellas sugieren posibles fuentes de agua para futuros colonos.

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  Glaciar saliendo del valle, visto por HiRISE bajo el programa HiWish. La ubicación es el cuadrángulo de Ismenius Lacus .
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  Vista de cerca de un posible pingo con escala, tal como lo ve HiRISE bajo el programa HiWish. Los pingos pueden contener un núcleo de hielo puro.
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  Vista de cerca del manto, captada por HiRISE bajo el programa HiWish. Las flechas muestran cráteres a lo largo del borde que resaltan el grosor del manto. El manto podría ser utilizado como fuente de agua por futuros colonos. La ubicación es el cuadrángulo de Ismenius Lacus .
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  Descongelación de dunas y hielo en valles de polígonos, según lo observado por HiRISE en el marco del programa HiWish.
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  Imagen en falso color de una avalancha marciana.
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  Primer plano de las capas en el cráter Firsoff, tal como las ve HiRISE. Es posible que las capas se hayan creado con la ayuda del agua.
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  Gran grupo de grietas concéntricas, como se observa en HiRISE, bajo el programa HiWish. La ubicación es el cuadrángulo de Ismenius Lacus . Las grietas se formaron por un volcán bajo el hielo. ^{[ 16 ]}
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  Terreno ondulado, observado por HiRISE bajo el programa HiWish. La ubicación es el cuadrángulo de Casius . Los estudios sugieren que hay hielo de agua en el terreno ondulado.

Las siguientes imágenes muestran primero una imagen completa de una escena y luego ampliaciones de partes de ella. Se puede usar un programa llamado HiView para obtener vistas más detalladas. Algunas imágenes son en color. HiRISE toma una franja de color solo en el centro.

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  Vista panorámica de una extensa red de crestas, captada por HiRISE en el marco del programa HiWish.
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  Vista de cerca de la red de crestas, tal como la ve HiRISE bajo el programa HiWish. El recuadro muestra el tamaño de un campo de fútbol.
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  Vista en color y en primer plano de las crestas, tal como las capta HiRISE dentro del programa HiWish.

La cámara HiRISE está diseñada para observar las características de la superficie de Marte con mayor detalle que antes. ^{[ 17 ]} Ha proporcionado una visión más cercana de los cráteres marcianos recientes, revelando abanicos aluviales , características de flujo viscoso y regiones estancadas de materiales con cavidades que contienen clastos de brecha . ^{[ 18 ]} Esto permite estudiar la edad de las características marcianas, buscar lugares de aterrizaje para futuras sondas de aterrizaje en Marte y, en general, observar la superficie marciana con mucho mayor detalle que antes desde la órbita. De este modo, permite mejores estudios de los canales y valles marcianos, las formas del relieve volcánico, posibles antiguos lagos y océanos, campos de dunas de arena como Hagal y Nili Patera , y otras formas del relieve superficiales tal como existen en la superficie marciana. ^{[ 19 ]}

El público en general puede solicitar lugares para que la cámara HiRISE capture imágenes (véase HiWish ). Por este motivo, y debido al acceso sin precedentes del público a las imágenes, poco después de su recepción y procesamiento, la cámara ha sido denominada «La cámara del pueblo». ^{[ 20 ]} Las imágenes se pueden ver en línea, descargar o con el software gratuito HiView .

HiRISE fue diseñada desde el principio como una cámara de alta resolución. Consta de un gran espejo y una gran cámara CCD . Gracias a esto, alcanza una resolución de 1 microrradián , o 0,3 metros, a una altura de 300  km. (A modo de comparación, las imágenes satelitales de Google Mars tienen una resolución de hasta 1 metro. ^{[ 21 ]} ) Puede capturar imágenes en tres bandas de color: 400–600  nm ( azul - verde o B–G), 550–850  nm ( rojo ) y 800–1000  nm ( infrarrojo cercano o NIR). ^{[ 22 ]}

HiRISE incorpora un espejo primario de 0,5 metros, el telescopio óptico más grande jamás enviado más allá de la órbita terrestre. La masa del instrumento es de 64,2  kg. ^{[ 23 ]}

Las imágenes en color rojo tienen un ancho de 20 048 píxeles (6  km en una  órbita de 300 km), y las imágenes en azul-verde e infrarrojo cercano (NIR) tienen un ancho de 4048 píxeles (1,2  km). Estas son capturadas por 14 sensores CCD de 2048 × 128 píxeles . La computadora de a bordo de HiRISE lee estas líneas en sincronía con la velocidad de desplazamiento del orbitador , lo que significa que las imágenes tienen una altura potencialmente ilimitada. En la práctica, esto está limitado por la capacidad de memoria de 28 Gbit ( 3,5 GB ) de la computadora de a bordo. El tamaño máximo nominal de las imágenes rojas (comprimidas a 8 bits por píxel) es de aproximadamente 20 000 × 126 000 píxeles, o 2520 megapíxeles , y de 4000 × 126 000 píxeles (504 megapíxeles) para las imágenes más estrechas de las bandas B-G e NIR. Una sola imagen sin comprimir utiliza hasta 28  Gbit. Sin embargo, estas imágenes se transmiten comprimidas, con un tamaño máximo típico de 11,2 gigabits. Estas imágenes se publican para el público general en el sitio web de HiRISE como JPEG 2000. ^{[ 24 ] [ 25 ]}

Para facilitar la cartografía de posibles lugares de aterrizaje, HiRISE puede producir pares de imágenes estereoscópicas a partir de las cuales se puede medir la topografía con una precisión de 0,25 metros.

Las imágenes de HiRISE están disponibles para el público y se nombran de acuerdo con las siguientes reglas: ^{[ 27 ]}

• Nombre:
• ppp_oooooo_tttt_ffff_c.IMG
• ppp = Fase de la misión:
  • INT = Integración y Pruebas
  • CAL = Observaciones de calibración
  • ATL = Observaciones de ATLO
  • KSC = Centro de Observaciones del Centro Espacial Kennedy
  • SVT = Prueba de verificación de secuencia
  • LAU = Lanzamiento
  • CRU = Observaciones de crucero
  • APR = Observaciones de aproximación a Marte
  • AEB = Fase de frenado aerodinámico
  • TRA = Fase de Transición
  • PSP = Órbita Científica Primaria (noviembre de 2006–noviembre de 2008)
  • REL = Fase de relé
  • E01 = Primera fase de misión extendida si es necesario
  • Exx = Misiones adicionales extendidas si es necesario
• oooooo = número de órbita del MRO
• tttt = Código de destino
• Designación del filtro/CCD:
• RED0-RED9 – CCDs con filtro rojo
• Filtros CCD de infrarrojo cercano IR10-IR11
• BG12-BG13 – CCDs con filtro azul-verde
• c = Número de canal del CCD (0 o 1)

El código de destino se refiere a la posición latitudinal del centro de la observación planificada con respecto al inicio de la órbita. El inicio de la órbita se ubica en el ecuador, en el lado descendente (lado nocturno) de la órbita. Un código de destino de 0000 indica el inicio de la órbita. El valor del código de destino aumenta a lo largo de la trayectoria orbital, desde 0000 hasta 3595. Esta convención permite que el orden de los nombres de archivo sea secuencial cronológico. Los tres primeros dígitos indican el número de grados enteros desde el inicio de la órbita, y el cuarto dígito indica los grados fraccionarios redondeados al medio grado más cercano. Los valores superiores a 3595 identifican las observaciones como no terrestres o especiales.

Ejemplos de código objetivo:

• 0000 – observación planificada en el ecuador en el lado descendente de la órbita.
• 09:00 – Observación prevista en el polo sur.
• 1800 – Observación prevista en el ecuador, en la fase ascendente (fase diurna) de la órbita.
• 2700 – Observación prevista en el polo norte.

Valores de observaciones especiales y fuera de Marte:

• 4000 – Observación de estrellas
• 4001 – Observación de Fobos
• 4002 – Observación de Deimos
• 4003 – Observación de calibración especial

• Generador de imágenes de reconocimiento de largo alcance (generador de imágenes del telescopio de la sonda New Horizons)

• Sitio web oficial de HiRISE
• Tumblr BeautifulMars de HiRISE
• Ayuda a la NASA a categorizar las imágenes tomadas por HiRISE.
• Explorar mapa de imágenes de ASU
• Cómo funciona HiRISE – Lección uno: Conceptos básicos de la cámara
• Cómo funciona HiRISE – Lección dos: Resolución y clasificación
• Contenido multimedia creado con imágenes/datos de HiRISE por Seán Doran y Kevin Gill; véase también el álbum de Flickr n.º 1 y n.º 2 de Seán Doran y el álbum de Flickr de Kevin Gill , así como vídeos más largos de YouTube de SD ( Red Planet Rise ) y KG ( Flights of Desolation ).