HiRISE

High Resolution Imaging Science Experiment es una cámara a bordo del Mars Reconnaissance Orbiter que ha estado orbitando y estudiando Marte desde 2006. El 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. Consiste en un telescopio reflector de 0,5 m (19,7 pulgadas) de apertura , el más grande hasta ahora de cualquier misión de espacio profundo , que le permite tomar fotografías de Marte con resoluciones de 0,3 m/píxel (1 pie/píxel), resolviendo objetos de menos de un metro de diámetro.   

HiRISE ha obtenido imágenes de los vehículos de exploración de Marte en la superficie, incluido el vehículo Opportunity y la misión actual Curiosity . ^[1]

A finales de los años 1980, Alan Delamere, de Ball Aerospace & Technologies, comenzó a planificar el tipo de imágenes de alta resolución necesarias para respaldar 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 la sonda Mars Reconnaissance Orbiter (MRO), y la NASA la aceptó formalmente el 9 de noviembre de 2001.

Ball Aerospace recibió la responsabilidad de construir la cámara y entregó la HiRISE a la NASA el 6 de diciembre de 2004 para su integración con el resto de la nave espacial. Se preparó para su lanzamiento a bordo del MRO el 12 de agosto de 2005, ante los aplausos del equipo de la HiRISE que estaba presente.

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

El 10 de marzo de 2006, el MRO alcanzó la órbita marciana y preparó a HiRISE para adquirir algunas imágenes iniciales de Marte. ^[2] El instrumento tuvo dos oportunidades de tomar fotografías de Marte (la primera fue el 24 de marzo de 2006) antes de que el MRO entrara en el frenado aerodinámico, 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: un canal IR estaba casi completamente degradado y otro mostraba 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 parecía 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 da como resultado la inversión de bits para crear el ruido aparente o datos erróneos en las imágenes, combinado con fallas de diseño que conducen a la entrega de formas de onda analógicas deficientes a los ADC. Trabajos posteriores mostraron que la degradación se puede revertir ^{[ aclaración necesaria ]} calentando los ADC. ^{[ cita requerida ]}

El 3 de octubre de 2007, la HiRISE se dirigió hacia la Tierra y tomó una fotografía de ella y de la Luna . En la imagen en color de resolución completa, la Tierra tenía 90 píxeles de ancho y la Luna 24 píxeles de ancho desde una distancia de 142 millones de kilómetros. ^[7]

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

En 2010, HiRISE había captado imágenes de tan solo el uno por ciento de la superficie de Marte ^[9] y en 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 (de más de 130 metros cada uno) formados en Marte a fines de 2021, los más grandes descubiertos por MRO. Estos eventos sísmicos también fueron detectados por Interior Exploration using Seismic Investigations, Geodesy and Heat Transport (InSight) . 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 CTX. ^[11]

El 1 de abril de 2010, la NASA publicó las primeras imágenes del programa HiWish , en las que el público sugería lugares para que HiRISE los fotografiara. Uno de los ocho lugares era Aureum Chaos. ^[12] La primera imagen que aparece a continuación ofrece una vista amplia del área. Las dos siguientes imágenes son de la imagen de HiRISE. ^[13]

Las tres imágenes siguientes se encuentran entre las primeras imágenes tomadas con el programa HiWish. La primera es una imagen contextual de CTX para mostrar hacia dónde mira HiRISE.

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  Imagen THEMIS de una vista panorámica de las siguientes imágenes de HiRISE. El recuadro negro muestra la ubicación aproximada de las imágenes de 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 , tal como lo ve HiRISE, bajo el programa HiWish. La imagen se encuentra en el cuadrángulo del seno de Margaritifer .
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  Vista en primer plano de la imagen anterior, tal como la ve HiRISE con el programa HiWish. Los pequeños puntos redondos son rocas.

El siguiente grupo de imágenes muestra algunas imágenes significativas tomadas por el instrumento. Algunas de ellas apuntan a posibles fuentes de agua para futuros colonos.

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  El glaciar se mueve fuera del valle, como lo ve HiRISE en el marco del programa HiWish. La ubicación es el cuadrángulo del Lago Ismenius .
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  Vista cercana de un posible pingo con escala, como lo vio HiRISE bajo el programa HiWish. Los pingos pueden contener un núcleo de hielo puro.
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  Vista cercana del manto, como lo ve HiRISE bajo el programa HiWish. Las flechas muestran cráteres a lo largo del borde que resaltan el espesor del manto. El manto puede ser utilizado como fuente de agua por futuros colonos. La ubicación es el cuadrángulo del lago Ismenius .
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  Descongelación de dunas y hielo en canales de polígonos, como se ve con HiRISE en el marco del programa HiWish
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  Vista en falso color de una avalancha marciana
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  Primer plano de las capas del cráter Firsoff, vistas por HiRISE. Las capas podrían haberse creado con la ayuda del agua.
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  Gran grupo de grietas concéntricas, como se observa con HiRISE, en el programa HiWish. La ubicación es el cuadrángulo del lago Ismenius . Las grietas se formaron por un volcán bajo el hielo. ^[14]
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  Terreno ondulado, tal como lo ve HiRISE en el marco del programa HiWish. La ubicación es el cuadrángulo Casius . Los estudios sugieren que hay hielo de agua en el terreno ondulado.

El siguiente conjunto de imágenes muestra primero una imagen completa de una escena y luego ampliaciones de partes de ella. Se puede utilizar un programa llamado HiView para generar vistas más detalladas. Algunas imágenes son en color. HiRISE toma una franja de color solamente en el medio.

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  Vista amplia de una gran red de crestas, como la ve HiRISE en el marco del programa HiWish
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  Vista cercana de la red de crestas, como la ve HiRISE en el marco del programa HiWish. El recuadro muestra el tamaño de un campo de fútbol.
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  Vista cercana y en color de las crestas, como las ve HiRISE con el programa HiWish

La cámara HiRISE está diseñada para ver las características de la superficie de Marte con mayor detalle del que había sido posible hasta ahora. ^[15] Ha proporcionado una mirada más cercana a los cráteres marcianos recientes, revelando abanicos aluviales , características de flujo viscoso y regiones estancadas de materiales picados que contienen clastos de brecha. ^[16] Esto permite el estudio de la edad de las características marcianas, la búsqueda de sitios de aterrizaje para futuros módulos de aterrizaje en Marte y, en general, ver la superficie marciana con mucho más detalle del que se ha hecho anteriormente desde la órbita. Al hacerlo, está permitiendo mejores estudios de los canales y valles marcianos, accidentes geográficos volcánicos, posibles lagos y océanos anteriores, campos de dunas de arena como Hagal y Nili Patera , y otros accidentes geográficos de la superficie tal como existen en la superficie marciana. ^[17]

El público en general puede solicitar sitios para que la cámara HiRISE tome fotografías (consulte HiWish ). Por este motivo, y debido al acceso sin precedentes a las fotografías por parte del público en general, poco después de que se hayan recibido y procesado, la cámara ha sido denominada "La cámara del pueblo". ^[18] Las fotografías se pueden ver en línea, descargar o con el software gratuito HiView.

HiRISE fue diseñada para ser una cámara de alta resolución desde el principio. Consta de un gran espejo, así como de una gran cámara CCD . Debido a esto, logra una resolución de 1 microradián , o 0,3 metros a una altura de 300 km. (Para fines de comparación, las imágenes satelitales en Google Mars están disponibles a 1 metro. ^[19] ) Puede obtener imágenes en tres bandas de color, 400–600 nm ( azul - verde o BG), 550–850 nm ( rojo ) y 800–1.000 nm ( infrarrojo cercano o NIR). ^[20]

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. ^[21]

Las imágenes en color rojo tienen un ancho de 20.048 píxeles (6 km en una órbita de 300 km), y las azules y verdes y las del infrarrojo cercano tienen un ancho de 4.048 píxeles (1,2 km). Estas imágenes son recopiladas por 14 sensores CCD, de 2048 × 128 píxeles . El ordenador de a bordo de HiRISE lee estas líneas al mismo tiempo que la velocidad terrestre del orbitador , lo que significa que las imágenes son potencialmente ilimitadas en altura. En la práctica, esto está limitado por la capacidad de memoria de 28 Gbit ( 3,5 GB ) del ordenador de a bordo. El tamaño máximo nominal de las imágenes en rojo (comprimidas a 8 bits por píxel) es de unos 20.000 × 126.000 píxeles, o 2520 megapíxeles , y de 4.000 × 126.000 píxeles (504 megapíxeles) para las imágenes más estrechas de las bandas BG y 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 al público en general en el sitio web de HiRISE a través de un nuevo formato llamado JPEG 2000. ^{[22] [23]}

Para facilitar el mapeo de posibles sitios 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: ^[25]

• Nombre:
• ppp_oooooo_tttt_ffff_c.IMG
• ppp = Fase de la misión:
  • INT = Integración y pruebas
  • CAL = Observaciones de calibración
  • ATL = Observaciones ATLO
  • KSC = 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 = 1.ª fase de misión extendida si es necesario
  • Exx = Misiones extendidas adicionales si es necesario
• oooooo = número de órbita MRO
• tttt = Código de destino
• ffff Designación del filtro/CCD:
• RED0-RED9 - CCD con filtro rojo
• IR10-IR11 – CCD con filtro de infrarrojo cercano
• BG12-BG13 – CCD 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 en relación con el inicio de la órbita. El inicio de la órbita se encuentra en el ecuador en el lado descendente (lado nocturno) de la órbita. Un código de destino de 0000 se refiere al inicio de la órbita. El código de destino aumenta de valor a lo largo de la trayectoria de la órbita, desde 0000 hasta 3595. Esta convención permite que el orden de los nombres de archivo sea secuencial en el tiempo. Los primeros tres dígitos se refieren a la cantidad de grados enteros desde el inicio de la órbita, el cuarto dígito se refiere a los grados fraccionarios redondeados a los 0,5 grados más cercanos. Los valores superiores a 3595 identifican las observaciones como observaciones fuera de Marte o especiales.

Ejemplos de código de destino:

• 0000 – observación planificada en el ecuador en el lado descendente de la órbita.
• 0900 – observación prevista en el polo sur.
• 1800 – observación planificada en el ecuador en el lado ascendente (lado diurno) de la órbita.
• 2700 – Observación planificada en el polo norte.

Valores fuera de Marte y observaciones especiales:

• 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 Horizon)

Wikimedia Commons alberga una categoría multimedia sobre Fotos de HiRISE .

• Sitio web oficial de HiRISE
• Tumblr de BeautifulMars de HiRISE
• Ayuda a la NASA a categorizar las imágenes tomadas por HiRISE
• Explorar el mapa de imágenes de ASU
• Cómo funciona HiRISE: lección uno: conceptos básicos de la cámara
• Cómo funciona HiRISE: lección dos: resolución y agrupamiento
• Multimedia creada con imágenes y datos de HiRISE por Seán Doran y Kevin Gill; véase también el álbum de Flickr n.° 1 y n.° 2 de Seán Doran y el álbum de Flickr de Kevin Gill y videos más largos de YouTube de SD (Red Planet Rise) y KG (Flights of Desolation)