美國國家航空航天局(NASA)的一項歷史性使命是備戰外太空彗星撞擊實驗。其主要工程人員需要一些高科技空間交通工具、機載成像裝置,以及一套合適的方案來校準儀器並分析和顯示海量資料。
解決方案
Ball Aerospace為NASA建立了一套空間系統,包括一架飛行太空船和一架撞擊太空船,它們都裝有成像、遙感儀器以及監控飛行系統的裝置。飛行系統作為一個獨立單元,由波音公司的Delta II火箭為載體發射。撞擊裝置最終會脫離飛行裝置,保持其速度和路線飛向彗星;同時飛行裝置減速,獲取撞擊裝置撞擊過程影像以及資料。整個過程中,一根特製天線會將獲取的準實時影像傳輸至地面上的深度空間網路。
飛行太空船載有兩套高科技成像裝置:高解析度儀(HRI)和中解析度儀(MRI),它們也是由Ball Aerospace設計研製,並經過IDL檢驗校準。HRI整合了30cm光圈望遠鏡,紅外分光計和多光譜CCD攝像機與一體。它的視野小,解析度高,是精確獲取彗星核子影像的理想工具。MRI具有前者六倍的畫素範圍,可作為更有效的導航裝置。它的解析度較低,鏡頭更寬,能夠使太空船獲得更廣闊的視野。撞擊裝置上載有撞擊定位感測器(ITS),可以說是MRI的副本。
在試驗,校準和整合期間,利用IDL的內嵌式資料處理功能來確定影像質量,處理噪聲和錯誤。此外,Hampton利用IDL室內測試,透過將儀器置於不同頻率的輻射中來確定它們各自對輻射的感應情況。IDL程式幫助他們進行影像轉換,並在那些頻率下進行繪圖,以測定基於頻率改變的條件下儀器的感應性。
Ball Aerospace工程人員和整個科學團隊的另一個專案叫做深度撞擊瀏覽器(DIVE),它是一套基於GUI 的自定義IDL 應用軟體,透過瀏覽和拉伸影像來發現高低訊號水平上的細節情況,用於測定儀器效能。工程人員利用IDL進行精確影像分析和訊號檢測,以實現儀器的絕對校準。“這樣可以更快地讀取每個模式,”Hampton說,“有了IDL,我可以將指標置於影像的任何位置或者點選影像框,就可以快速進行統計分析了。”
選擇IDL理由:
1. IDL幫助專案工程人員和科學家們分析和顯示儀器獲取的資料。
2. 利用IDL,團隊能夠與深度撞擊研究團隊的其他人更密切地合作,他們中很多人也將IDL用於專案的其他不同的方面。
圖1
Ball航空宇宙技術公司深度撞擊研究團隊的科學家們將IDL用於整個深度撞擊任務的資料處理,包括從飛行前裝置的檢測校準到飛行期間的成像以及後續分析工作。
圖2
飛行器上的高解析度望遠鏡在彗星Tempel 1 湮沒撞擊裝置後約67秒拍下了這張壯觀的圖片。碰撞時分散的光芒充滿了攝像探測器,形成明亮的光斑,反射的太陽光照亮了彗星表面大部分地區。
圖3 基於IDL程式的分析處理能夠獲得更多有關彗星的新資訊