Поскольку луна не достаточно большая для того, чтобы обладать плотной атмосферой, на ней не присутствует никаких препятствий в виде воздуха и частиц в нём, способных отразить и рассеять солнечный свет. На Земле, например, тени в светлом окружении слабо освещены непрямым излучением как раз от этих крошечных атмосферных частичек. Это освещение предоставляет достаточно информации о том, чтобы мы могли понимать формы, отверстия и другие особенности, которые могли бы препятствовать движения техники или робота, пытающегося маневрировать в тени.

«На Луне мы имеем очень тёмные тени и очень яркие области, которые напрямую освещены Солнцем. Буквально это свет и тьма. Очень трудно создать такой элемент для робота, и даже для человека, который способен проанализировать такой зрительный ряд, потому что у камер просто не хватит чувствительности, чтобы быть в состоянии видеть детали, чтобы различить гору или кратер», — Уленд Вонг, программист в Научно-исследовательском центре Эймса.

Кроме того, сама пыль, покрывающая Луну, не из нашего мира. Способ, по которому свет отражается от шероховатой поверхности отдельных зёрен пыли, совместно с однородностью цветов означают, что поверхность выглядит иначе, если освещена с различных направлений. Под другими углами освещения поверхность теряет текстуру.

Некоторые из этих визуальных проблем хорошо проявляются по изображениям поверхности Луны от миссий «Аполлона», но самые ранние лунные миссии ждали наступление лунного дня, чтобы астронавты могли безопасно исследовать поверхность в хорошо освещённых условиях.
Луна кратеры


Здесь показан набор из 2500 пар стереоизображений, сфотографированных как минимум по 12 сценариям воссоздания кратеров и горных формаций. Источник: NASA/Uland Wong
Будущие лунные роверы могут быть направлены изучать неизведанные полярные области Луны, чтобы брать анализ лунного льда и других веществ, которые очень важны в исследованиях, но которые сложно получить во время пилотируемых миссий. НА полюсах Луны Солнце всегда находится около горизонта, и длинные тени скрывают множество потенциально опасных мест ландшафта, такие как камни и кратеры. Абсолютная темнота — проблема для роботов, которые должны использовать визуальные датчики, чтобы безопасно исследовать поверхность. Вонг и его команда понимают это, поэтому занимаются тем, что собирают реальные данные по моделям лунной почвы и её освещения.

«Мы создаём эти аналоги здесь, на Земле, и освещаем их так с помощью имитаторов Солнца, как бы они выглядели на Луне. Далее мы используем различные методики трёхмерного представления пейзажа и используем сенсоры, чтобы создать алгоритмы, которые помогут роботу сохранить себя в таких условиях. Также мы учим людей интерпретировать эти проблемы правильно и говорить роботу, куда ему следует пойти».

Для этой работы команда использовала испытательный стенд Lunar Lab в Центре Эймса, который является песочницей площадью 3.66 квадратного метра и содержит 8 тонн лунного грунта JSC-1A, созданного людьми. Кратеры, повреждения на поверхности и препятствия, всё сделано ручными инструментами. Также сюда добавлены камни, чтобы моделировать области с препятствиями. Затем вся эта подготовленная поверхность посыпается специальной пылью, чтобы создать лёгкий верхний слой лунной почвы, что немного убирает с глаз все эти особенности грунта. Каждый дизайн ландшафта в испытательном стенде генерируется на основе статистических общих данных, полученных от орбитальной лунной миссии.

Имитаторы Солнца установлены таким образом, чтобы создать освещение под низким углом, от чего появляются контрастные тени. Устанавливаются две стереокамеры, которые разделены друг от друга как глаза человека. Это сделано для того, чтобы можно было прочувствовать глубину. Команда делает множество фотографий при разном освещении чтобы создать набор данных и передать эту информацию для будущего марсохода.




«Но создание реальной поверхности луны не заканчивается с нанесением пыли на камни. Мы также используем основанное на физике представление и пытаемся фотореалистическим образом воссоздать освещение в этих средах. Для этого мы используем суперкомпьютер и обрабатывает несколько изображений используя алгоритмы, в которых мы точно уверены. В конце мы получаем намного больше информации, чем в одной лишь лаборатории с тремя людьми, снимая всё на камеру».

Как результат — создание каталога изображений аналоговой реконструкции POLAR (Polar Optical Lunar Analog Reconstruction), который предоставляет стандартную информацию для дизайнеров лунных миссий будущего и программистов, которые могут разработать алгоритмы и настроить сенсоры камер таким образом, чтобы луноходы могли безопасно пройти по маршруту. Этот набор данных применим не только к нашему спутнику, но и к многим планетарным поверхностям, включая Меркурий, астероиды и покрытый реголитом Фобос — спутник Марса.

По информации НАСА: https://www.nasa.gov/ames/feature/the-dark-side-of...he-moon-and-what-nasa-is-doing
Перевод: http://www.theuniversetimes.ru/tyomnaya-storona-kr...dit-na-lune.html#ixzz4s3BCcTdg