Neue Bilder des Jupiter veröffentlicht

 (missionjuno.swri.edu)
4 Punkte von GN⁺ 2024-11-07 | 1 Kommentare | Auf WhatsApp teilen
  • Die JunoCam-Bildverarbeitungsgalerie der Mission Juno ist ein Citizen-Science-Bereich, in dem Rohbilder heruntergeladen und selbst korrigierte sowie bearbeitete Ergebnisse geteilt werden können
  • Die starken Strahlungsgürtel des Jupiter wirken sich auf einige Komponenten der JunoCam aus; in den PJ56-Bildern sind ein verringerter Dynamikumfang sowie mehr Hintergrund und Rauschen zu erkennen
  • Teilnehmende können Bilder von Jupiter und seinen Monden auf vielfältige Weise bearbeiten – vom einfachen Zuschneiden über das Hervorheben atmosphärischer Merkmale, Farbkorrekturen und Collagen bis hin zu fortgeschrittener Farbrekonstruktion
  • Die Galerie zeigt JunoCam-Rohbilder und Community-Uploads gemeinsam an und unterstützt Filterung nach Perijove Pass, Points of Interest, Mission Phase und Einreicher
  • JunoCam ist ein Pushframe-Imager, der auf einer rotierenden Raumsonde arbeitet und Bilder unter Aufnahme- und Übertragungsbeschränkungen wie RGB- und etwa 890-nm-Methanfilter, TDI und 8-Bit-Companding bereitstellt

Die Rolle der JunoCam-Bildverarbeitungsgalerie

  • Die JunoCam-Galerie ist ein Bereich, in dem Rohbilder heruntergeladen und von Nutzern selbst bearbeitete Bilder hochgeladen und geteilt werden können
  • Die empfohlenen Bearbeitungsarten reichen von einfachen Korrekturen bis zu fortgeschrittenen Rekonstruktionen
    • Einfaches Zuschneiden
    • Hervorheben bestimmter atmosphärischer Merkmale
    • Farbkorrektur
    • Erstellen von Collagen
    • Fortgeschrittene Farbrekonstruktion
  • Frühere Beiträge wurden in Artikeln zu Juno, Jupiter und JunoCam sowie in Berichten der Wissenschafts-Community verwendet und werden auch in wissenschaftlichen Journalartikeln mit angemessener Quellenangabe genutzt
  • Einige Werke können auch als Kunstwerke betrachtet werden; es wird daher geprüft, wie sie als Kunst ausgestellt werden können

Strahlungseinflüsse und Herausforderungen der Bildverarbeitung

  • Eine der großen Herausforderungen für Juno sind die starken Strahlungsgürtel des Jupiter, die voraussichtlich die Lebensdauer der technischen und wissenschaftlichen Subsysteme von Juno begrenzen werden
  • JunoCam zeigt derzeit bei einigen Komponenten Strahlungseinflüsse
  • In den PJ56-Bildern ist der Dynamikumfang reduziert, und Hintergrund sowie Rauschen nehmen zu
  • Citizen Scientists können neue Verarbeitungsmethoden erkunden, um auch in solchen Bildern die Schönheit und die Rätsel von Jupiter und seinen Monden sichtbar zu machen

PJ-1-Bilder und frühe Aufnahmetests

  • Der erste Perijove Pass des Jupiter hatte für JunoCam den Charakter eines Testbetriebs
  • Die damals aufgenommenen 28 Bilder waren darauf ausgelegt, die optimale Beobachtungsgeometrie und Kameraeinstellungen zu finden
  • Bei der Aufnahme des Nordpols wurden mit vier Bildern mehrere Bedingungen verglichen
    • Es wurden zwei Time-Delayed-Integration-Einstellungen verwendet, um geeignete TDI-Werte für die Polarregion zu finden
    • Zur Erkennung der Jupiter-Aurora wurde ein sehr hohes TDI-Niveau, also eine lange Belichtung, ausprobiert
    • Eine Geometrie mit direktem Blick auf den Pol wurde mit einer schrägen Geometrie aus geringerer Entfernung verglichen
  • Am Südpol wurden ähnliche Tests durchgeführt; zu den weiteren Vergleichspunkten gehörten Tests der Kompressionseinstellungen
  • Der für polare wissenschaftliche Untersuchungen enthaltene Methanfilter liegt nahe an der Grenze des Wellenlängenbereichs des Detektors, sodass sehr lange Belichtungen nötig sind, um genügend Photonen zu erhalten
    • In einigen Bildern tritt dadurch Streulicht auf
    • Für wissenschaftliche Zwecke sollen die Teile mit diesem Artefakt herausgeschnitten werden
    • Es wird daran gearbeitet herauszufinden, welche Bedingungen die Ursache sind, um das Streulichtproblem bei künftigen Aufnahmen zu reduzieren

Durchsuchen und Filtern der Galerie

  • Die Galerie zeigt Bilder der JunoCam selbst und von der Community hochgeladene Bilder gemeinsam an
  • JunoCam-Bilder sind an einem kleinen Raumschiff-Icon zu erkennen
  • Rohbilder und bearbeitete Bilder werden gemeinsam angezeigt, sobald sie verfügbar sind
  • JunoCam-Videobeiträge enthalten zu viele Einzelbilder und können daher als Zip-Dateipakete heruntergeladen werden
  • Die Galerie kann nach mehreren Kriterien gefiltert werden
    • Perijove Pass
    • Points of Interest
    • Mission Phase
    • Submitted by
  • Um eine persönliche Galerie eines bestimmten „artist“ zu erstellen, wählt man links unter „Submitted by“ den gewünschten Einreicher aus und klickt anschließend auf „Filter“
  • Bilder aus der Missionsphase Earth Flyby wurden aufgenommen, als Juno 2013 an der Erde vorbeiflog; die meisten bearbeiteten Beispielbilder stammen vermutlich von Amateurbeiträgen

Technische Eigenschaften der JunoCam-Bilder

  • JunoCam ist, wie frühere MSSS-Kameras, ein Pushframe-Imager
  • Auf dem Detektor sind mehrere Filterstreifen mit unterschiedlichen Bandbreiten direkt mit der lichtaktiven Oberfläche verbunden
    • Jeder Streifen erstreckt sich über die gesamte Breite des Detektors, nimmt aber nur einen Teil der Höhe ein
    • Die Filterstreifen der JunoCam sind 1600 Pixel breit und etwa 155 Zeilen hoch
  • Die Filterstreifen scannen das Ziel durch die Rotation der Raumsonde
    • Bei einer nominellen Rotationsgeschwindigkeit von 2 RPM wird etwa alle 400 Millisekunden ein Frame aufgenommen
  • JunoCam besitzt vier Filter
    • Drei sichtbare Filter für Rot, Grün und Blau
    • Einen schmalbandigen Methanfilter mit Zentrum bei etwa 890 nm
  • Aufgrund der Rotationsgeschwindigkeit der Raumsonde kann bei Belichtungen von mehr als etwa 3,2 Millisekunden eine Unschärfe von mehr als einem Pixel entstehen
  • Unter den Beleuchtungsbedingungen am Jupiter wäre das SNR bei so kurzen Belichtungen zu niedrig, daher bietet die Kamera Time-Delayed-Integration (TDI)
    • TDI verschiebt das Bild während der Belichtung alle 3,2 Millisekunden vertikal um eine Zeile, um die durch die Rotation verursachte Bewegung der Szene auszugleichen
    • Unter Aufnahmebedingungen im Orbit können bis zu etwa 100 TDI-Stufen genutzt werden, während die für die Überlappung zwischen Frames nötige Framerate beibehalten wird
    • Beim Earth Flyby war genügend Licht vorhanden, sodass TDI außer für das Methanband und Aufnahmen der Nachtseite nicht nötig war
  • JunoCam-Pixel haben in der Kamera eine Tiefe von 12 Bit, werden innerhalb des Instruments jedoch über eine verlustfreie Companding-Tabelle auf 8 Bit umgewandelt
    • Dieser Prozess ähnelt einer Gammakorrektur und dient dazu, die Datenmenge zu reduzieren
    • Alle JunoCam-Produkte auf der Mission-Juno-Website liegen in der auf der Erde empfangenen 8-Bit-Form vor
    • Wissenschaftliche Nutzer, die radiometrische Analysen durchführen, sollten die im Planetary Data System archivierten „RDR“-Datenprodukte verwenden; diese wurden wieder in eine lineare 12-Bit-Skala umgewandelt

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1 Kommentare

 
GN⁺ 2024-11-07
Meinungen auf Hacker News

  • Diese Fotos stammen von Juno. Die Sonde wurde 2011 gestartet und umkreist Jupiter seit 2016. Ehrlich gesagt dachte ich, sie sei inzwischen aus dem Blickfeld geraten, aber laut Zeitplan auf Wikipedia nähert sie sich immer noch etwa jeden Monat und eine Woche dem Perijovium (perijove) und beobachtet dabei nach und nach aus unterschiedlichen Längengraden: https://en.wikipedia.org/wiki/Juno_(spacecraft)#Timeline
    Das Missionsende ist für ungefähr in einem Jahr geplant, und die Kamera wurde „zur Unterstützung von Bildung und Öffentlichkeitsarbeit mitgeführt, später aber für die Erforschung der Dynamik der Jupiterwolken weiterverwendet“.

    • Offenbar musste hart darum gekämpft werden, diese Kamera mitzunehmen. Im ursprünglichen Design war sie nicht enthalten, weil sie für die wissenschaftlichen Ziele nicht erforderlich war.

  • Ich erinnere mich, dass Juno die Aufgabe hatte, mit Radar durchdringend zu beobachten, um unter die Wolkenschichten zu blicken.
    Mein Sohn hat an der Uni an einer FFT-Engine zur Verarbeitung der Radardaten gearbeitet, und dieser Code umkreist jetzt Jupiter.

    • Ein enger Freund hat am Mars rover gearbeitet und mich als Referenz angegeben.
      Wenn die Recruiting-Leute anfingen, Dinge zu fragen wie „Können Sie aktuelle Android-Bibliotheken und -Methoden verwenden?“, antwortete ich sofort: „Der Code dieser Person ist auf einem anderen Planeten. Sie ist absolut in der Lage, sich alles Nötige anzueignen.“
      Dann wurden sie sofort still.
    • Ich glaube, unter den Leuten, mit denen ich in den 80ern gearbeitet habe, war jemand, der den Radar-Vorverstärker von Pioneer Venus gebaut hat. Ein wirklich kluger Mensch.
    • Das könnte ein lustiger und zugleich verwirrender Autoaufkleber sein. Wenn andere Eltern sagen: „Unser Sohn ist ein Einser-Schüler“, kann man mit den Schultern zucken und sagen: „Ja, aber umkreist sein Code Jupiter?“
      Das klingt wie ein Witz, ist aber wirklich großartig und etwas, worauf man stolz sein kann.

  • Es fühlt sich außerirdisch an, manchmal sogar beunruhigend.
    Von den Fotos der Mondlandung über den Mars rover bis hin zu Missionen zu verschiedenen Asteroiden und Planeten hat es den Eindruck verstärkt, dass die Himmelskörper des Sonnensystems lebendige, komplexe und vor allem „reale“ Orte sind.

    • Ich glaube, ich weiß, was du meinst. Wenn ich Nahaufnahmen von Planeten sehe, habe ich manchmal plötzlich das Gefühl, neben der Sonde draußen zu sein, an einem einsamen, trostlosen Ort, Millionen Meilen von zu Hause entfernt.
    • Die Pluto-Bilder von New Horizons sind erstaunlich schön. Wer hätte gedacht, dass man sich in einen gefrorenen Felsbrocken verlieben kann?

  • Solche Bilder sind jedes Mal beeindruckend. Ich weiß, dass es Nachbearbeitung gibt, um sie leichter betrachtbar und eindrucksvoller zu machen, aber es ist trotzdem großartig. In Zukunft werden die Bilder noch besser werden.

    • Interessant dürfte sein, wie das alte Bild, das man mit Jupiter verband — Farbbänder in Schichten und ein klar erkennbarer großer Fleck — nach und nach durch solche modernen Aufnahmen ersetzt wird. Chaotisch, wirbelnd, und die Art, wie sich die Farben vermischen, wirkt fast malerisch.
    • Noch überwältigender als das Aussehen ist immer die Größenordnung. Wenn man die schönen Wirbel betrachtet und dann merkt, dass ein ganzer Planet hineinpassen könnte, wird einem schwindlig.

  • Wirklich furchteinflößend. All diese Wirbel sehen aus wie Hurrikane von Planetengröße. Es jagt mir einen Schauer über den Rücken, dass Jupiter, wenn er größer gewesen wäre, zu einem Stern geworden wäre und Leben auf der Erde nicht existiert hätte.

    • Damit Jupiter ein Brauner Zwerg wird, bräuchte er das 13-Fache seiner heutigen Masse; für einen massearmen Stern etwa das 83- bis 85-Fache [1]
      [1]: https://www.astronomy.com/science/ask-astro-could-jupiter-ev...
    • Alles, was einen daran erinnert, dass wir in einer hauchdünnen Umgebung wie einer Eierschale auf einem Sandkorn leben, während draußen ein kaltes, tödliches, unendliches Vakuum ist und überall Höllenfeuer lauern, die die gesamte Erde verdampfen würden, wenn man ihnen zu nahe kommt, wirkt erschreckend.
      Orte wie die Erde sind unfassbar selten. Ich wünschte, mehr Menschen würden die Erde wertschätzen.
    • Bei der Aussage „Wenn Jupiter größer gewesen wäre, wäre er ein Stern geworden und es gäbe kein Leben auf der Erde“ bin ich mir nicht sicher.
      Selbst wenn sich in Jupiters Umlaufbahn ein kleiner Stern befände, zum Beispiel einer von der Größe eines Roten Zwergs, würde das für die Erde vielleicht keinen großen Unterschied machen, außer dass er am Nachthimmel heller erschiene.
    • Jupiters Perihel liegt nur 5 AE von der Sonne entfernt. Auch wenn Jupiter bei Weitem nicht genug Masse hat, um ein Stern zu werden, hätte er vermutlich groß genug werden können, um die Erdumlaufbahn zu destabilisieren.
    • Jupiter wird den Weg, den er nicht eingeschlagen hat, für immer bereuen.

  • Wie schwierig wäre es, etwas hinzuschicken, das Jupiter aus einem festen Winkel als 24-Stunden-Livestream zeigt?

    • Ziemlich schwierig.
      Jupiters Einflussbereich ist voller Strahlung, daher bräuchte ein Satellit viel Abschirmung, was ihn sehr schwer machen würde. Außerdem braucht man nicht nur den Flug bis Jupiter, sondern auch erheblichen Antrieb, um in eine synchrone Umlaufbahn um einen anderen Planeten als die Erde zu gelangen, also auch viel Treibstoff. Und schließlich ist auch die Zeit ein Problem. Europa Clipper hat die Erde gerade erst verlassen, wird aber 8 Jahre brauchen, um Jupiter zu erreichen. Die Startfenster sind zwar lang, liegen aber sehr weit auseinander, daher ist auch der Missionszeitpunkt wichtig.
      Interessanterweise fliegt Clipper zwar zu Europa, verbringt aber einen großen Teil der Mission in einer Jupiterumlaufbahn und zieht bei jeder Umrundung nahe an Europa vorbei. Diese Entscheidung soll die Strahlungsbelastung des Satelliten während der Mission verringern, und die Umlaufbahn ist enorm groß, um Strahlung möglichst zu vermeiden.
      Die Umgebung von Jupiter und seinen Monden dürfte eine der feindlichsten Weltraumumgebungen im Sonnensystem sein. Sie fängt Asteroiden ein, hat starke Strahlung, und der riesige, gasgefüllte Planet würde Menschen und Raumfahrzeuge, die hineingeraten, zersetzen; wegen des gewaltigen Gravitationsschachts ist es zudem schwierig, wieder herauszukommen, wenn man einmal drin ist. Es gibt im Sonnensystem nur wenige Orte, die so gefährlich sind wie Jupiter und seine Monde.
    • Für Kommunikation braucht man Sichtlinie, und wahrscheinlich wird sich die Sonne gelegentlich dazwischen schieben.

  • Die Fotos sind wunderschön. Ich frage mich allerdings, warum die Bilder in voller Auflösung auf Flickr hochgeladen werden statt auf eigene Server.

  • Vielleicht ist das eine dumme Frage, aber warum sind die Fotos beschnitten?

    • Das ist überhaupt keine dumme Frage. Tatsächlich steckt darin viel mehr Verarbeitung als nur einfaches Zuschneiden.
      „Die Bilder werden anhand eines vorläufigen geometrischen Kameramodells neu projiziert, einige Kameraartefakte werden entfernt, und es wird eine grobe Beleuchtungskorrektur mit einem BRDF als kubischem Polynom der Kosinuswerte von Einfalls- und Emissionswinkel angewendet.“
      Wenn man sich die Links „Source Image(s)“ bei den einzelnen Fotos ansieht, bekommt man ein viel besseres Verständnis dafür, was die Kamera tatsächlich sieht. Scrollt man unter den Rohbildern weiter nach unten, sieht man auch, wie die verschiedenen Farbkanäle angeordnet und für die Übertragung interleaved werden. Hier sind das Beispiel und das Original, aus denen diese Beschreibung stammt:
      https://www.missionjuno.swri.edu/junocam/processing?id=17025
      https://www.missionjuno.swri.edu/junocam/processing?id=JNCE_...
    • Keine dumme Frage. Die Bilder scheinen tatsächlich nicht einfach beschnitten zu sein. JunoCam wird als „Push-broom“-Bildgebungssystem beschrieben [0]. Die Kamera nimmt Bilder auf, während sich die Raumsonde dreht. Daher schaut man weniger auf einen Ausschnitt eines größeren Bildes, sondern eher auf ein zusammengesetztes Panorama.
      [0] https://en.wikipedia.org/wiki/JunoCam#Design

  • Warum ist Jupiter so farbenreich?
    Wenn Farbunterschiede ähnliche Unterschiede wie Dichteänderungen anzeigen, warum gibt es auf Jupiter dann so viel Turbulenz, und warum ist die obere Atmosphäre nicht gleichmäßiger? Liegt das an Gezeitenbewegungen? Weiß das jemand?

    • Dieser Artikel[1] enthält JunoCam-Fotos von einem früheren nahen Vorbeiflug, die ungefähr so angepasst wurden, wie ein Mensch sie sehen würde. Trotzdem sind ziemlich viele Farben zu sehen.
      Diese Arbeit[2] untersucht zwar ovale Stürme, enthält aber auch Details zur Atmosphäre und zu den Farben:
      Rot wird normalerweise auf rote Chromophore (chromophores) zurückgeführt, die Produkte komplexer chemischer Reaktionen sind, etwa der UV-Photolyse von Ammoniak zusammen mit Acetylen. Solche Chromophore können wie ein Material wirken, das Ammoniakpartikel beschichtet.
      Die Wolkenstruktur der Jupiteratmosphäre, insbesondere die Natur wirbelartiger Merkmale wie des Großen Roten Flecks und der weißen Ovale, ist nach wie vor ein Rätsel.
      Diese Arbeit[3] versucht, die Reaktionen im Labor nachzubilden und mit den beobachteten Farben zu vergleichen. Sie geht etwas detaillierter auf mögliche Prozesse der Farbbildung ein.
      Und dieses Foto[4] möchte ich unbedingt noch erwähnen. Die Tiefenwirkung durch die kleinen, flauschigen Wolken und ihre Schatten ist wirklich großartig.
      [1]: https://www.jpl.nasa.gov/images/pia25018-nasas-juno-mission-...
      [2]: https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/201... Characterization of the white ovals on Jupiter's southern hemisphere using the first data by the Juno/JIRAM instrument
      [3]: https://doi.org/10.1016/j.icarus.2016.03.008 Chromophores from photolyzed ammonia reacting with acetylene: Application to Jupiter’s Great Red Spot (use the hub of science for full paper)
      [4]: https://apod.nasa.gov/apod/ap241103.html
    • In der Beschreibung steht, dass Farbe und Kontrast überzeichnet sind. Wie bei neueren Bildern des Mondes oder von Pluto scheint diese Methode gerade verbreitet zu sein. Möglicherweise wurden, wie bei Nebelfotos und Ähnlichem, nicht sichtbare Spektralbereiche in Farben umgewandelt, um die Materialzusammensetzung besser unterscheidbar zu machen.
      Die Absicht ist gut: Die Bilder werden dadurch deutlich informativer, und weil sie sehr beeindruckend aussehen, hilft das auch, öffentliche Unterstützung zu gewinnen. Gleichzeitig kann es aber auch etwas irreführend sein und Menschen verwirren.
    • Man kann davon ausgehen, dass fast alle Weltraumbilder, sofern nicht ausdrücklich anders angegeben, Falschfarbenbilder (false color) sind.
      https://science.nasa.gov/resource/jupiter-in-true-and-false-...
      https://www.cnet.com/science/space/why-nasas-image-of-jupite...

  • JunoCam[1] ist kein wissenschaftliches Instrument von Juno. Sie wurde hinzugefügt, um solche großartigen Bilder zu machen, an denen wir uns erfreuen können. Persönlich finde ich das erfreulich.
    Natürlich sind Daten Daten, daher sind auch einige wissenschaftliche Untersuchungen damit geplant.
    [1]: https://en.wikipedia.org/wiki/JunoCam

    • Solche Instrumente sollten künftig bei mehr Weltraummissionen dabei sein. Ich freue mich wirklich auf die Bilder, die Europa Clipper schicken wird.