Romreiser er en komplisert og farlig affære, og mange ting kan gå galt med en oppskyting og en landing.

Spesielt landingen kan være utfordrende da en uventet hump, en sprekk eller et krater kan føre til katastrofe.

Men nå har Iris Fernandes, som tidligere forsket ved Niels Bohr Institutet i Danmark, gjort denne delen av reisen tryggere for framtidens astronauter, rovere og roboter.

I en ny studie har hun utviklet en metode for å beskrive overflaten på et himmellegeme i detalj.

– Vi står midt i et nytt romkappløp, og i nærmeste framtid skal det sendes opp dyre farkoster, fintfølende teleskoper og til og med astronauter til månen og forhåpentligvis også til Mars, forteller Fernandes.

– Men for å gjøre det må vi vite hvor og hvordan man lander. Med denne metoden blir risikoen for feil mye mindre, sier hun.

Startet ved dansk krittfjell-klippe

Studien startet egentlig som et prosjekt ved Stevns Klint, forteller Fernandes.

Stevns Klint er en 20 kilometer lang og opp til 41 meter høy krittfjell-klippe på Sjælland i Danmark.

– Vi ville lage en algoritme som ut fra et bilde kunne analysere og kartlegge ulike geologisk interessante ting ved Stevn Klint, som for eksempel ulike kalklag og teksturer, forteller den brasilianske fysikeren.

– Alt virket egentlig fint, bortsett fra én ting: Algoritmen kunne ikke finne ut av skyggene og fortsatte å se dem som en del av leirskrentene.

For å fikse dette problemet vendte hun seg mot månen.

I motsetning til jorden, der skyggene blir uklare og forstyrret av atmosfæren og skyene, er det på månen bare solen som bestemmer hvordan månesteinenes skygger kastes. Dette gjør det mye enklere å studere skyggene og fjerne feilene, forteller Fernandes.

Men her møtte fysikeren et annet problem: De tilgjengelige topografiske dataene og bildene av månen så ikke ut til å stemme.

Og det var her, i forsøket på å samle fotografiene og de topografiske målingene av månen, at den nye metoden tok form.

Komplisert regnestykke

Selve metoden er innviklet og komplisert, forteller Fernandes.

Kort fortalt har hun, sammen med veilederen sin, Klaus Mosegaard, funnet ut hvordan man gjennom matematiske modeller kan bruke data fra topografiske målinger, fotografier og kunnskap om solen- og planeten- eller månens plassering for å gi veldig presise beskrivelser av hvordan en bestemt overflate ser ut.

– Så langt har vi ikke kunnet si om for eksempel et krater på månen var 100 eller 200 meter dypt, og ved mindre krater har vi ikke kunnet si noe i det hele tatt, forteller Fernandes.

Med den nye metoden kan man nå beskrive topografien ned til en meter.

– Dessuten kan vi nå også fortelle om usikkerhetene – altså om en ås er ti meter høy pluss/minus to centimeter. Det har ikke vært mulig før. De fleste topografiske regnestykker har vært basert på antakelser.

Overflaten avslører planetens hemmeligheter

I tillegg til å gjøre landingene mindre risikable ser hun også en lang rekke vitenskapelige bruksmuligheter:

– Hvis vi vil studere en planet, må vi først forstå overflaten. Den kan fortelle hvordan en planet har blitt formet. Om det er glatte steiner der det en gang har vært en elv, eller om det er vulkansk aktivitet, sier hun.

– Og hvis vi i framtiden skal bosette oss på andre planeter, kan kunnskap om overflaten også gi oss mer kunnskap om hvor vi kan finne ressurser.

Har krevd forståelse av metodene

Mathias Benn, som er forsker ved DTU Space, ser allerede en mulig bruk av metoden innen sitt eget fagfelt:

– I et prosjekt har vi jobbet med topografiske data for å bestemme plasseringen av en satellitt i bane rundt månen, sier Benn.

– På månen er det nemlig ikke GPS, så det er ikke alltid enkelt å finne ut hvor satellitten befinner seg. Men hvis man visste nøyaktig hvordan overflaten så ut, kunne satellitten ta bilder av overflaten og på den måten vite hvor den er.

Han er imponert over den nye studien:

– Man kan si at ingen av metodene er nye, men måten de er satt sammen på og er brukt som er ny – og det har krevd tid og stor forståelse av metodene, forteller han.

Arbeider videre

Prosjektet ved Stevns Klint er midlertidig satt på pause. Fokus er nå på å forbedre metoden enda mer.

– Vi har flere ideer om hvordan man kan utvide og forbedre metoden, forteller Iris Fernandes, som i dag er bosatt i Edinburgh.

– Blant annet jobber vi med hvordan vi også kan ta høyde for atmosfæriske forstyrrelser når man regner ut topografien. Dette er ikke et problem for månen, men på Mars er det også vær og årstider. Og det er spesielt viktig å vite dersom vi skal sende astronauter dit – noe vi forhåpentligvis snart skal, sier hun.

Referanse:

Iris Fernandes og Klaus Mosegaard: High-resolution topography from planetary images and laser altimetry. Planetary and Space Science, 2022. DOI:10.1016/j.pss.2022.105514

© Videnskab.dk. Oversatt av Lars Nygaard for forskning.no. Les originalsaken på videnskab.dk her.