Bilddaten und Weltraumfotografie

Von Anfang an war sich die NASA bewusst, dass die Weltraumfotografie eine entscheidende Rolle bei ihren Missionen spielt. Loslassen gemeinfrei Bilder eines einsamen blauen Planeten oder Aufnahmen von Astronauten auf Weltraumspaziergängen vermitteln der Öffentlichkeit auf elegante Weise ihre Errungenschaften und inspirieren gleichzeitig zukünftige Ingenieure und Wissenschaftler.

Im Laufe der Zeit entwickelten sich die Fototechniken von der Ausrichtung einer Kamera aus einem Fenster bis hin zur Verwendung leistungsstarker Spiegel und Teleskope, um unglaublich weit entfernte Motive einzufangen. Um diese Bilder mit der Welt zu teilen, musste die NASA Lösen Sie fotografische und datentechnische Herausforderungen. Vom ursprünglichen Blue Marble-Bild bis hin zu den brandneuen James-Webb-Weltraumteleskop-Bildern war die visuelle Identität der Weltraumforschung schon immer von Daten angetrieben.

UV-, Infrarot- und Radiowellen, oh mein Gott!

Der Weltraum ist ein flüchtiger Ort voller raue Umgebungen und unvorhersehbare Faktoren. Um ein so variables Thema einzufangen, bedarf es mehrere Techniken. Zum Beispiel sind große Teile der Milchstraße im sichtbaren Lichtspektrum nicht sichtbar, verborgen von kosmischem Staub. Die meisten Versuche, diese Himmelskörper einzufangen, enden jedoch schwarz Radiowellen gehen direkt durch den kosmischen Staub.

Entdeckungen wie Radiowellenbilder unterstützen viele der am häufigsten verwendeten Techniken in der Weltraumfotografie. Ultraviolette Fotografie enthüllt extragalaktische Planeten und Sterne, indem es zweidimensionale Bilder von UV-Strahlung erstellt. Um Bilder an den Extremen des Lichtspektrums aufzunehmen, Infrarotkameras konzentrieren sich auf Elektronen, die Infrarotstrahlung emittieren. Und Radiobildgebung konstruiert Bilder durch Scannen über den Raum und weist jedem Pixel Bilddaten zu, um ein Raummosaik zu erstellen.

Diese Techniken erfordern eine immense Menge an Bilddaten, um auch nur ein einziges Foto zu erstellen. Dieses Bild der Zentrum der Milchstraße, aufgenommen vom Radioteleskop MeerKAT in Südafrika, ist eine Zusammensetzung aus 20 separaten Radiowellenbeobachtungen. Das 1.000 mal 600 Lichtjahre große Panorama erforderte 70 Terabyte an Radiowellen-Bilddaten und drei Jahre Verarbeitungszeit für das einzelne Bild.

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Hin und wieder zurück

70 Terabyte sind eine Menge Daten, und das nur für ein Bild. Laufende Missionen generieren diese Art von Daten ständig, manchmal mehr bis zu 100 Terabyte pro Tag. Das lokale Speichern von Daten während Weltraummissionen und das anschließende Übertragen zur Erde zur Verarbeitung sind Schlüsselprozesse in der Weltraumfotografie.

Die Daten von Satelliten und Kameras werden erfasst und lokal gespeichert. Yaniv Iarovici, Director of IoT Segment Marketing bei Western Digital, untersuchte die einzigartigen Herausforderungen der Speicherung von Daten im Weltraum in a beigetragener Artikel für VentureBeat. Iarovici hebt die Bedeutung von Zuverlässigkeit und Datenintegrität in diesen Anwendungsfällen hervor. Eine Mission wie das James Webb Space Telescope (JWST) kostet so viel Geld, Zeit und Arbeit, dass es erdrückend wäre, die gesammelten Daten auf einem beschädigten Laufwerk zu verlieren, das irgendwo in der Milchstraße herumtreibt. Da diese Missionen etwas erfassen, das die Menschheit möglicherweise niemals replizieren kann, ist es ebenso wichtig, dass die Daten bei ihrer Rückkehr zur Erde verwendbar sind.

Dieses Leistungsniveau muss auch den Kräften eines Raketenstarts standhalten, der die Atmosphäre verlässt, den rauen Temperaturen des Weltraums und Phänomenen wie galaktische kosmische Strahlung. Diese Ziele und Hürden stehen im Mittelpunkt eines Ansatzes, der als Design for Reliability bekannt ist, schreibt Iarovici. Design for Reliability ist a NASA-Standard für Geräte, an deren Implementierung Western Digital in seinen Speichergeräten arbeitet, um sicherzustellen, dass sie „weltraumtaugliche“ Qualität aufweisen.

Sobald die Daten sicher gespeichert sind, warten die verschiedenen Weltraummissionen darauf, sie zurück zur Erde zu übertragen über Funkwellen. Auch hier spielen Zuverlässigkeit und Integrität eine wichtige Rolle. Mission Control überwacht dies sorgfältig Übertragungsrate und Lautstärke Datenintegrität zu gewährleisten. Es ist eine Gleichgewichtsübung; die Daten dürfen die Speicherkapazität des Satelliten nicht überschreiten und gleichzeitig Verluste bei der Übertragung vermeiden.

Um diese sorgfältige Operation zu visualisieren und zu teilen, hat die NASA erstellt Deep Space Network jetzt durch seine Das Eye-Programm der NASA. Deep Space Network Now ermöglicht es der Öffentlichkeit, die Echtzeit-Kommunikation und Datenübertragung mit den verschiedenen laufenden NASA-Missionen zu sehen, indem es ein Dashboard mit den drei wichtigsten Kommunikationsgerichten in Spanien, Australien und den USA, Distanz, Hin- und Rückfahrt, Bitrate und andere anzeigt Metriken zeichnen ein lebhaftes Bild der gefährlichen Reise der Datenreise.

Schießen Sie nach den Sternen

Neben den Vorteilen für Wirtschaft und Wissenschaft gleichermaßen, die Weltraumfotografie ist entscheidend für die Kommunikation der Mission der NASA. Während Wissenschaft schwer zu vermitteln ist und durch die Fachsprache der Industrie und komplexe Mathematik verschleiert wird, sind Fotografien universell. Diese Bilder erzählen, wohin wir schauen und was wir dort draußen sehen. Es ist die Geschichte der harten Arbeit unzähliger Ingenieure und Wissenschaftler und die Entstehungsgeschichte vieler weiterer. Die Bilder vom JWST und anderen inspirieren die Menschen heute, weiter voranzuschreiten, sich weiter vorzustellen und zu erforschen. Dieses Wunder ist der Ursprung vieler Karrieren in der Wissenschaft, egal ob diese Person Astrophysiker oder Ökologe ist. Sie landen vielleicht nicht im Weltraum, aber diese Menschen landen immer noch unter den Sternen der Wissenschaft.

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