Công bố hình ảnh mới của Sao Mộc
(missionjuno.swri.edu)- Thư viện xử lý ảnh JunoCam của Mission Juno là không gian khoa học công dân, nơi có thể tải ảnh gốc xuống và chia sẻ các kết quả đã tự hiệu chỉnh, xử lý
- Vành đai bức xạ mạnh của Sao Mộc đang ảnh hưởng tới một số linh kiện của JunoCam; trong các ảnh PJ56 có thể thấy dải động giảm và nền cùng nhiễu tăng lên
- Người tham gia có thể xử lý ảnh Sao Mộc và các vệ tinh theo nhiều cách, từ cắt cúp đơn giản đến nhấn mạnh đặc điểm khí quyển, hiệu chỉnh màu, ảnh ghép và tái tạo màu nâng cao
- Thư viện hiển thị cả ảnh gốc JunoCam lẫn ảnh do cộng đồng tải lên, đồng thời hỗ trợ lọc theo Perijove Pass, Points of Interest, Mission Phase và người gửi
- JunoCam là một pushframe imager hoạt động trên tàu thăm dò đang quay, cung cấp ảnh với các ràng buộc về chụp và truyền như RGB, bộ lọc methane khoảng 890nm, TDI và companding 8-bit
Vai trò của thư viện xử lý ảnh JunoCam
- Thư viện JunoCam là nơi tải ảnh gốc xuống và tải lên để chia sẻ các ảnh do người dùng tự xử lý
- Các cách xử lý được khuyến nghị rất đa dạng, từ hiệu chỉnh đơn giản đến tái tạo nâng cao
- Cắt cúp đơn giản
- Nhấn mạnh các đặc điểm khí quyển cụ thể
- Hiệu chỉnh màu
- Tạo ảnh ghép
- Tái tạo màu nâng cao
- Các đóng góp trước đây đã được dùng trong các bài viết liên quan tới Juno, Jupiter, JunoCam và trong các báo cáo của cộng đồng khoa học; chúng cũng đang được sử dụng trong các bài báo khoa học với ghi nguồn phù hợp
- Một số tác phẩm cũng có thể được xem là tác phẩm nghệ thuật, nên hiện cũng đang xem xét cách trưng bày chúng như nghệ thuật
Ảnh hưởng của bức xạ và bài toán xử lý ảnh
- Một trong những thách thức lớn của Juno là vành đai bức xạ mạnh của Sao Mộc, được dự đoán sẽ giới hạn tuổi thọ của các hệ con kỹ thuật và khoa học của Juno
- Hiện JunoCam đang cho thấy ảnh hưởng của bức xạ trên một số linh kiện
- Trong các ảnh PJ56, dải động bị thu hẹp và nền cùng nhiễu tăng lên
- Các nhà khoa học công dân có thể khám phá những cách xử lý mới để làm lộ ra vẻ đẹp và sự bí ẩn của Sao Mộc cùng các vệ tinh ngay cả từ những ảnh như vậy
Ảnh PJ-1 và các thử nghiệm chụp ban đầu
- Lần bay qua cận Sao Mộc đầu tiên (perijove pass) có tính chất như một đợt vận hành thử của JunoCam
- 28 ảnh được chụp khi đó được thiết kế để tìm ra hình học quan sát và thiết lập camera tối ưu
- Trong chụp cực Bắc, 4 ảnh được dùng để so sánh nhiều điều kiện
- Hai thiết lập time-delayed-integration được sử dụng để tìm giá trị TDI phù hợp cho vùng cực
- Đã thử mức TDI rất cao, tức phơi sáng dài, để phát hiện cực quang Sao Mộc
- So sánh giữa hình học nhìn thẳng xuống cực và hình học quan sát xiên ở khoảng cách gần hơn
- Các thử nghiệm tương tự cũng được tiến hành ở cực Nam, và những hạng mục so sánh khác bao gồm thử nghiệm thiết lập nén
- Bộ lọc methane được đưa vào để phục vụ khảo sát khoa học vùng cực nằm gần giới hạn dải bước sóng của đầu dò, nên cần thời gian phơi sáng rất dài để thu đủ photon
- Vì vậy, ở một số ảnh đã xuất hiện ánh sáng tán xạ
- Với mục đích khoa học, phần chứa artifact đó sẽ được cắt bỏ
- Hiện đang xác định điều kiện nào là nguyên nhân để giảm vấn đề ánh sáng tán xạ trong các lần chụp sau
Duyệt thư viện và lọc
- Thư viện hiển thị song song ảnh của chính JunoCam và ảnh do cộng đồng tải lên
- Ảnh JunoCam được nhận diện bằng biểu tượng tàu vũ trụ nhỏ
- Ảnh gốc và ảnh đã xử lý sẽ được hiển thị cùng nhau ngay khi sẵn sàng
- Các bài đăng video JunoCam có thể được tải xuống dưới dạng gói zip vì số lượng ảnh riêng lẻ quá lớn
- Thư viện có thể lọc theo nhiều tiêu chí
- Perijove Pass
- Points of Interest
- Mission Phase
- Submitted by
- Để tạo thư viện cá nhân của một “artist” cụ thể, chỉ cần chọn người gửi mong muốn trong mục “Submitted by” bên trái rồi nhấn “Filter”
- Ảnh thuộc giai đoạn nhiệm vụ Earth Flyby là các ảnh Juno thu được khi bay ngang Trái Đất năm 2013, và phần lớn các ảnh mẫu đã xử lý là đóng góp của người dùng nghiệp dư
Đặc tính kỹ thuật của ảnh JunoCam
- Giống như các camera MSSS trước đây, JunoCam là một pushframe imager
- Trên đầu dò có nhiều dải bộ lọc với băng thông khác nhau được ghép trực tiếp lên bề mặt nhạy sáng
- Mỗi dải kéo ngang toàn bộ chiều rộng đầu dò nhưng chỉ chiếm một phần chiều cao
- Các dải bộ lọc của JunoCam có chiều rộng 1600 pixel và chiều cao khoảng 155 hàng
- Các dải bộ lọc quét qua mục tiêu nhờ chuyển động quay của tàu thăm dò
- Ở tốc độ quay danh định 2RPM, một khung hình được thu khoảng mỗi 400 mili giây
- JunoCam có bốn bộ lọc
- Ba bộ lọc khả kiến màu đỏ, xanh lá và xanh dương
- Một bộ lọc methane dải hẹp với tâm khoảng 890nm
- Do tốc độ quay của tàu thăm dò, nếu phơi sáng vượt quá khoảng 3,2 mili giây thì có thể xuất hiện nhòe hơn 1 pixel
- Trong điều kiện chiếu sáng tại Sao Mộc, thời gian phơi sáng ngắn như vậy cho SNR quá thấp, vì thế camera cung cấp Time-Delayed-Integration (TDI)
- TDI bù trừ chuyển động của cảnh do quay bằng cách dịch ảnh theo chiều dọc một hàng sau mỗi 3,2 mili giây trong lúc phơi sáng
- Trong điều kiện chụp quỹ đạo, có thể dùng tối đa khoảng 100 bước TDI mà vẫn giữ được tốc độ khung hình cần thiết cho độ chồng lấn giữa các khung
- Trong Earth Flyby, ánh sáng đủ mạnh nên không cần TDI, ngoại trừ dải methane và chụp mặt đêm
- Pixel của JunoCam có độ sâu 12-bit trong camera, nhưng được chuyển sang 8-bit bằng bảng companding không mất dữ liệu bên trong thiết bị
- Quá trình này tương tự hiệu chỉnh gamma và nhằm giảm kích thước dữ liệu
- Mọi sản phẩm JunoCam trên website Mission Juno đều ở dạng 8-bit được nhận từ Trái Đất
- Người dùng khoa học thực hiện phân tích bức xạ nên dùng sản phẩm dữ liệu “RDR” được lưu trong Planetary Data System, vốn đã được chuyển ngược về thang 12-bit tuyến tính
1 bình luận
Ý kiến trên Hacker News
Những bức ảnh này đến từ Juno. Đây là tàu thăm dò được phóng năm 2011 và đã quay quanh Sao Mộc từ năm 2016; thành thật mà nói tôi cứ nghĩ giờ nó đã ra khỏi tầm chú ý rồi, nhưng xem lịch trình trên Wikipedia thì hóa ra nó vẫn cứ mỗi tháng và khoảng một tuần lại tiếp cận cận điểm Sao Mộc (perijove), đồng thời quan sát ở các kinh độ khác nhau dần dần: https://en.wikipedia.org/wiki/Juno_(spacecraft)#Timeline
Dự kiến nhiệm vụ sẽ kết thúc sau khoảng 1 năm nữa, và chiếc camera “được mang theo để hỗ trợ giáo dục và truyền thông đại chúng, nhưng sau đó đã được tận dụng lại để nghiên cứu động lực học của các đám mây trên Sao Mộc”
Tôi nhớ Juno là nhiệm vụ quan sát xuyên thấu bằng radar để nhìn xuống dưới các lớp mây
Hồi học đại học, con trai tôi từng làm việc với FFT engine xử lý dữ liệu radar, và giờ đoạn mã đó đang quay quanh Sao Mộc
Mỗi khi bên tuyển dụng bắt đầu hỏi kiểu như “anh ấy có dùng được các thư viện và kỹ thuật Android mới nhất không”, tôi liền đáp ngay: “Mã của người đó đang ở trên một hành tinh khác. Khả năng học bất cứ thứ gì thì thừa sức.”
Thế là họ im bặt ngay
Nói đùa vậy thôi nhưng thật lòng đây là chuyện rất ngầu và rất đáng tự hào
Nó mang lại cảm giác ngoài hành tinh, và đôi lúc còn khiến người ta thấy bất an
Từ ảnh đổ bộ Mặt Trăng đến Mars rover rồi các nhiệm vụ tới nhiều tiểu hành tinh và hành tinh khác nhau, giờ đây các thiên thể trong Hệ Mặt Trời có vẻ sống động, phức tạp và trên hết là những địa điểm “có thật” hơn bao giờ hết
Mấy hình ảnh kiểu này xem lúc nào cũng thấy kinh ngạc. Tôi biết có hậu kỳ để khiến chúng dễ xem và ấn tượng hơn, nhưng dù vậy vẫn quá tuyệt vời. Tương lai ảnh chắc còn đẹp hơn nữa
Thật sự đáng sợ. Những xoáy đó trông như toàn là cơn bão cỡ hành tinh. Nghĩ đến chuyện nếu Sao Mộc lớn hơn nữa thì nó đã thành sao, và sự sống trên Trái Đất có lẽ đã không tồn tại, thật sự rợn người
[1]: https://www.astronomy.com/science/ask-astro-could-jupiter-ev...
Những nơi như Trái Đất quá đỗi hiếm hoi. Tôi ước nhiều người trân trọng Trái Đất hơn
Ngay cả khi ở quỹ đạo của Sao Mộc có một ngôi sao nhỏ, ví dụ cỡ sao lùn đỏ, thì có khi khác biệt lớn nhất đối với Trái Đất chỉ là nó sẽ sáng hơn trên bầu trời đêm
Sẽ khó đến mức nào nếu gửi một thứ gì đó lên để cho thấy Sao Mộc ở một góc cố định bằng video trực tiếp 24 giờ?
Vùng ảnh hưởng của Sao Mộc đầy bức xạ, nên vệ tinh sẽ cần rất nhiều lớp chắn, mà như vậy thì sẽ cực kỳ nặng. Chưa kể không chỉ phải bay đến Sao Mộc, mà để vào quỹ đạo đồng bộ quanh một hành tinh không phải Trái Đất cũng cần lực đẩy lớn nên tốn rất nhiều nhiên liệu. Cuối cùng còn là vấn đề thời gian. Europa Clipper vừa mới rời Trái Đất nhưng phải mất 8 năm mới tới Sao Mộc. Cửa sổ phóng tuy kéo dài nhưng rất thưa, nên thời điểm của nhiệm vụ cũng quan trọng
Một điều thú vị là Clipper đi tới Europa, nhưng sẽ dành phần lớn thời gian nhiệm vụ trong quỹ đạo Sao Mộc và chỉ bay sượt gần Europa ở mỗi vòng quỹ đạo. Đây là lựa chọn để giảm lượng bức xạ mà tàu phải hứng chịu trong suốt nhiệm vụ, và để tránh bức xạ tối đa nên quỹ đạo của nó cũng cực kỳ lớn
Sao Mộc và các mặt trăng của nó có lẽ là một trong những môi trường vũ trụ thù địch nhất trong Hệ Mặt Trời. Nó bắt giữ tiểu hành tinh, bức xạ mạnh, và bản thân hành tinh khổng lồ đầy khí nếu lao vào sẽ ăn mòn cả người lẫn tàu vũ trụ, trong khi hố hấp dẫn khổng lồ khiến một khi đã vào thì rất khó thoát ra. Không có nhiều nơi trong Hệ Mặt Trời nguy hiểm bằng Sao Mộc và các mặt trăng của nó
Những bức ảnh thật đẹp. Nhưng tôi thắc mắc tại sao họ lại đăng ảnh độ phân giải đầy đủ lên Flickr thay vì máy chủ của chính họ
Có thể đây là câu hỏi ngớ ngẩn, nhưng tại sao các bức ảnh lại bị cắt?
“Hình ảnh được chiếu lại theo một mô hình hình học máy ảnh sơ bộ, một số nhiễu do máy ảnh được loại bỏ, và áp dụng hiệu chỉnh chiếu sáng gần đúng bằng BRDF đa thức bậc ba theo cosin của góc tới và góc phát xạ”
Nếu xem các liên kết “Source Image(s)” gắn với từng bức ảnh, bạn sẽ hiểu rõ hơn nhiều về việc máy ảnh thực sự đang nhìn thấy gì. Nếu cuộn xuống bên dưới ảnh gốc, bạn cũng có thể thấy các kênh màu khác nhau và cách chúng được xen kẽ để truyền về. Ví dụ nơi lấy phần mô tả đó và ảnh gốc ở đây:
https://www.missionjuno.swri.edu/junocam/processing?id=17025
https://www.missionjuno.swri.edu/junocam/processing?id=JNCE_...
[0] https://en.wikipedia.org/wiki/JunoCam#Design
Tại sao Sao Mộc lại nhiều màu sắc như vậy?
Nếu biến đổi màu sắc thể hiện những khác biệt tương tự như thay đổi về mật độ, thì tại sao Sao Mộc lại có nhiều nhiễu loạn như vậy và lớp trên không đồng đều hơn? Có phải do chuyển động thủy triều không? Có ai biết không?
Bài báo này[2] nghiên cứu các cơn bão hình bầu dục, nhưng cũng có chi tiết về khí quyển và màu sắc:
Màu đỏ thường được cho là do các chromophore màu đỏ, vốn là sản phẩm của các phản ứng hóa học phức tạp như quang phân amoniac bằng tia cực tím cùng với axetilen. Các chromophore này có thể hoạt động như vật chất phủ lên các hạt amoniac
Cấu trúc mây trong khí quyển Sao Mộc, đặc biệt là bản chất của các đặc điểm xoáy như Vết Đỏ Lớn và các oval trắng, đến nay vẫn còn là điều bí ẩn
Bài báo này[3] cố gắng tái tạo phản ứng trong phòng thí nghiệm và so sánh với màu sắc quan sát được. Nó đi sâu hơn một chút vào các quá trình hình thành màu có thể có
Và tôi cũng rất muốn thêm bức ảnh này[4]. Tôi thực sự thích cảm giác chiều sâu mà những đám mây nhỏ như bông và bóng của chúng tạo ra
[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
Ý định này là tốt. Nó làm hình ảnh hữu ích hơn nhiều, và vì trông rất đẹp nên cũng giúp thu hút sự ủng hộ của công chúng. Nhưng nó cũng hơi dễ gây hiểu lầm và khiến mọi người bối rối
https://science.nasa.gov/resource/jupiter-in-true-and-false-...
https://www.cnet.com/science/space/why-nasas-image-of-jupite...
JunoCam[1] không phải là một thiết bị khoa học của Juno. Nó được bổ sung để tạo ra những hình ảnh tuyệt đẹp như thế này cho chúng ta thưởng thức. Cá nhân tôi rất vui về điều đó
Tất nhiên, dữ liệu vẫn là dữ liệu, nên cũng có một số nghiên cứu khoa học được lên kế hoạch để tận dụng nó
[1]: https://en.wikipedia.org/wiki/JunoCam