เผยภาพใหม่ของดาวพฤหัสบดี
(missionjuno.swri.edu)- แกลเลอรีประมวลผลภาพ JunoCam ของ Mission Juno เป็นพื้นที่วิทยาศาสตร์ภาคประชาชนสำหรับดาวน์โหลดภาพต้นฉบับ แล้วแชร์ผลงานที่นำไปปรับแก้และประมวลผลด้วยตนเอง
- แถบรังสีรุนแรง ของดาวพฤหัสบดีกำลังส่งผลต่อชิ้นส่วนบางส่วนของ JunoCam และในภาพ PJ56 พบว่าช่วงไดนามิกลดลง พร้อมกับพื้นหลังและสัญญาณรบกวนที่เพิ่มขึ้น
- ผู้เข้าร่วมสามารถจัดการ ภาพของดาวพฤหัสบดีและดวงจันทร์บริวาร ได้หลากหลายวิธี ตั้งแต่การครอปอย่างง่าย การเน้นลักษณะของชั้นบรรยากาศ การปรับสี การทำคอลลาจ ไปจนถึงการสร้างสีใหม่ขั้นสูง
- แกลเลอรีแสดงทั้งภาพต้นฉบับจาก JunoCam และภาพที่ชุมชนอัปโหลด พร้อมรองรับ การกรอง ตาม Perijove Pass, Points of Interest, Mission Phase และผู้ส่งผลงาน
- JunoCam เป็น pushframe imager ที่ทำงานบนยานสำรวจซึ่งกำลังหมุน โดยให้ภาพภายใต้ข้อจำกัดด้านการถ่ายและส่งข้อมูล เช่น ฟิลเตอร์ RGB และฟิลเตอร์มีเทนราว 890nm, TDI และการ companding แบบ 8 บิต
บทบาทของแกลเลอรีประมวลผลภาพ JunoCam
- แกลเลอรี JunoCam เป็นพื้นที่ให้ดาวน์โหลดภาพต้นฉบับ และให้ผู้ใช้อัปโหลดภาพที่ประมวลผลเองเพื่อแชร์กัน
- วิธีประมวลผลที่แนะนำมีหลากหลาย ตั้งแต่การปรับแก้อย่างง่ายไปจนถึงการสร้างภาพใหม่ขั้นสูง
- การ ครอป อย่างง่าย
- การเน้นลักษณะเฉพาะของชั้นบรรยากาศ
- การปรับสี
- การสร้างคอลลาจ
- การสร้างสีใหม่ขั้นสูง
- ผลงานที่มีผู้ร่วมส่งมาก่อนหน้านี้ถูกใช้ในบทความเกี่ยวกับ Juno, Jupiter และ JunoCam รวมถึงรายงานของชุมชนวิทยาศาสตร์ และยังถูกนำไปใช้ในบทความวารสารวิทยาศาสตร์พร้อมการอ้างอิงแหล่งที่มาอย่างเหมาะสม
- ผลงานสร้างสรรค์บางส่วนอาจถือเป็นงานศิลปะได้ และกำลังมีการพิจารณาวิธีจัดแสดงผลงานเหล่านี้ในฐานะศิลปะ
ผลกระทบจากรังสีและโจทย์ด้านการประมวลผลภาพ
- หนึ่งในความท้าทายใหญ่ของ Juno คือ แถบรังสีรุนแรงของดาวพฤหัสบดี ซึ่งคาดว่าจะเป็นตัวจำกัดอายุการใช้งานของระบบย่อยด้านวิศวกรรมและวิทยาศาสตร์ของ Juno
- ขณะนี้ JunoCam กำลังแสดง ผลกระทบจากรังสี ในชิ้นส่วนบางส่วน
- ใน ภาพ PJ56 พบว่าช่วงไดนามิกลดลง และพื้นหลังกับสัญญาณรบกวนเพิ่มขึ้น
- นักวิทยาศาสตร์ภาคประชาชนสามารถสำรวจวิธีประมวลผลใหม่ ๆ เพื่อเผยให้เห็นความงดงามและปริศนาของดาวพฤหัสบดีและดวงจันทร์บริวาร แม้จากภาพลักษณะนี้
ภาพ PJ-1 และการทดสอบการถ่ายภาพช่วงแรก
- การผ่านจุดใกล้ดาวพฤหัสบดีที่สุด (perijove pass) ครั้งแรกของดาวพฤหัสบดีมีลักษณะเป็นการปฏิบัติการทดสอบของ JunoCam
- ภาพ 28 ภาพที่ถ่ายในขณะนั้นถูกออกแบบมาเพื่อค้นหาเรขาคณิตการสังเกตการณ์และการตั้งค่ากล้องที่เหมาะสมที่สุด
- ในการถ่ายขั้วเหนือ ใช้ภาพ 4 ภาพเพื่อเปรียบเทียบเงื่อนไขหลายแบบ
- ใช้การตั้งค่า time-delayed-integration สองแบบเพื่อหา TDI ที่เหมาะกับบริเวณขั้ว
- ทดลองใช้ระดับ TDI สูงมาก หรือกล่าวคือการเปิดรับแสงนาน เพื่อจับแสงออโรราของดาวพฤหัสบดี
- เปรียบเทียบเรขาคณิตแบบมองลงตรง ๆ ที่ขั้วกับเรขาคณิตแบบมองเฉียงจากระยะใกล้กว่า
- ที่ขั้วใต้ก็มีการทดสอบคล้ายกัน และรายการเปรียบเทียบอื่น ๆ รวมถึงการทดสอบ การตั้งค่าการบีบอัด
- ฟิลเตอร์มีเทนที่ใส่ไว้เพื่อการสำรวจวิทยาศาสตร์บริเวณขั้วอยู่ใกล้ขีดจำกัดของช่วงความยาวคลื่นของตัวตรวจจับ จึงต้องใช้การเปิดรับแสงนานมากเพื่อให้ได้โฟตอนเพียงพอ
- ในภาพบางภาพ แสงกระเจิงจึงปรากฏขึ้นจากสาเหตุนี้
- สำหรับวัตถุประสงค์ทางวิทยาศาสตร์ จะตัดส่วนที่มีอาร์ติแฟกต์ดังกล่าวออก
- ขณะนี้กำลังดำเนินการตรวจสอบว่าเงื่อนไขใดเป็นสาเหตุ เพื่อลดปัญหาแสงกระเจิงในการถ่ายภาพครั้งต่อ ๆ ไป
การสำรวจและการกรองในแกลเลอรี
- แกลเลอรีแสดงทั้งภาพจาก JunoCam เองและภาพที่ชุมชนอัปโหลด
- ภาพของ JunoCam จะระบุด้วย ไอคอนยานอวกาศ ขนาดเล็ก
- ภาพต้นฉบับและภาพที่ผ่านการประมวลผลจะแสดงร่วมกันเมื่อพร้อมใช้งาน
- โพสต์วิดีโอของ JunoCam มีจำนวนภาพเดี่ยวมากเกินไป จึงสามารถดาวน์โหลดเป็นชุดไฟล์ zip ได้
- แกลเลอรีสามารถกรองได้ตามหลายเกณฑ์
- Perijove Pass
- Points of Interest
- Mission Phase
- Submitted by
- หากต้องการสร้างแกลเลอรีส่วนตัวของ “artist” รายใดรายหนึ่ง ให้เลือกผู้ส่งผลงานที่ต้องการจาก “Submitted by” ทางด้านซ้าย แล้วกด “Filter”
- ภาพในช่วงภารกิจ Earth Flyby เป็นภาพที่ Juno ได้มาเมื่อบินผ่านโลกในปี 2013 และตัวอย่างภาพที่ประมวลผลแล้วส่วนใหญ่เป็นผลงานจากผู้ร่วมส่งสมัครเล่น
คุณลักษณะทางเทคนิคของภาพ JunoCam
- JunoCam เป็น pushframe imager เช่นเดียวกับกล้อง MSSS รุ่นก่อนหน้า
- บนตัวตรวจจับมีแถบฟิลเตอร์หลายแถบที่มีแบนด์วิดท์ต่างกัน ผนึกเข้ากับพื้นผิวไวแสงโดยตรง
- แต่ละแถบพาดขวางความกว้างทั้งหมดของตัวตรวจจับ แต่มีความสูงเพียงบางส่วนเท่านั้น
- แถบฟิลเตอร์ของ JunoCam กว้าง 1600 พิกเซล และสูงประมาณ 155 แถว
- แถบฟิลเตอร์สแกนผ่านเป้าหมายด้วยการหมุนของยานสำรวจ
- ที่อัตราการหมุนตามปกติ 2RPM เฟรมจะถูกบันทึกทุกประมาณ 400 มิลลิวินาที
- JunoCam มีฟิลเตอร์ 4 แบบ
- ฟิลเตอร์แสงที่ตามองเห็น 3 แบบ ได้แก่ แดง เขียว และน้ำเงิน
- ฟิลเตอร์มีเทน แถบแคบ 1 แบบที่มีศูนย์กลางราว 890nm
- เนื่องจากอัตราการหมุนของยานสำรวจ หากการเปิดรับแสงเกินประมาณ 3.2 มิลลิวินาที อาจเกิดความเบลอมากกว่า 1 พิกเซล
- ภายใต้สภาพแสงของดาวพฤหัสบดี การเปิดรับแสงที่สั้นเช่นนั้นทำให้ SNR ต่ำเกินไป กล้องจึงมี Time-Delayed-Integration(TDI) ให้ใช้งาน
- TDI ชดเชยการเคลื่อนที่ของฉากจากการหมุน โดยเลื่อนภาพในแนวตั้งทีละหนึ่งแถวทุก 3.2 มิลลิวินาทีระหว่างการเปิดรับแสง
- ภายใต้เงื่อนไขการถ่ายภาพในวงโคจร สามารถใช้ได้สูงสุดประมาณ 100 ขั้น TDI ในขณะที่ยังรักษาอัตราเฟรมที่จำเป็นต่อการซ้อนทับระหว่างเฟรม
- ในช่วง Earth Flyby มีปริมาณแสงเพียงพอ จึงไม่จำเป็นต้องใช้ TDI ยกเว้นการถ่ายย่านมีเทนและด้านกลางคืน
- พิกเซลของ JunoCam มีความลึก 12 บิตในกล้อง แต่ถูกแปลงเป็น 8 บิตภายในอุปกรณ์ผ่านตาราง companding แบบไม่สูญเสียข้อมูล
- กระบวนการนี้คล้ายกับการแก้แกมมา และมีไว้เพื่อลดขนาดข้อมูล
- ผลลัพธ์ทั้งหมดของ JunoCam บนเว็บไซต์ Mission Juno อยู่ในรูปแบบ 8 บิตตามที่รับจากโลก
- ผู้ใช้เชิงวิทยาศาสตร์ที่ทำการวิเคราะห์เชิงรังสีวัดควรใช้ผลิตภัณฑ์ข้อมูล “RDR” ที่จัดเก็บใน Planetary Data System ซึ่งเป็นรูปแบบที่แปลงกลับเป็นสเกลเชิงเส้น 12 บิต
1 ความคิดเห็น
ความคิดเห็นจาก Hacker News
ภาพเหล่านี้มาจาก Juno ยานสำรวจที่ปล่อยขึ้นในปี 2011 และโคจรรอบดาวพฤหัสบดีมาตั้งแต่ปี 2016 พูดตรง ๆ คือคิดว่ามันคงหลุดจากความสนใจไปแล้ว แต่พอดูไทม์ไลน์ใน Wikipedia ก็เห็นว่ายังเข้าใกล้จุดใกล้ดาวพฤหัสบดีที่สุด (perijove) ประมาณทุกเดือนกับอีกหนึ่งสัปดาห์ และกำลังสังเกตการณ์จากลองจิจูดที่ต่างกันไปเรื่อย ๆ: https://en.wikipedia.org/wiki/Juno_(spacecraft)#Timeline
ภารกิจมีกำหนดสิ้นสุดในอีกราว 1 ปี และกล้องนั้น “ติดตั้งมาเพื่อช่วยด้านการศึกษาและการประชาสัมพันธ์ต่อสาธารณะ แต่ภายหลังถูกนำมาใช้ใหม่เพื่อศึกษาพลวัตของเมฆดาวพฤหัสบดี”
เท่าที่จำได้ Juno เป็นภารกิจที่ใช้ เรดาร์เจาะสำรวจ เพื่อมองลงไปใต้ชั้นเมฆ
ตอนอยู่มหาวิทยาลัย ลูกชายผมทำงานกับ FFT engine ที่ประมวลผลข้อมูลเรดาร์ และตอนนี้โค้ดนั้นกำลังโคจรรอบดาวพฤหัสบดีอยู่
พอฝ่ายสรรหาเริ่มถามทำนองว่า “ใช้ไลบรารีและเทคนิค Android รุ่นล่าสุดได้ไหม” ผมก็ตอบทันทีว่า “โค้ดของเขาอยู่บนดาวเคราะห์อีกดวงครับ เขามีความสามารถพอจะเรียนรู้อะไรก็ได้”
แล้วก็เงียบไปทันที
พูดเหมือนล้อเล่น แต่จริง ๆ แล้วเป็นเรื่องเจ๋งและน่าภูมิใจมาก
ให้ความรู้สึก เหมือนต่างดาว และบางครั้งก็น่ากังวลเสียด้วย
ตั้งแต่ภาพการลงจอดบนดวงจันทร์ ไปจนถึง Mars rover และภารกิจดาวเคราะห์น้อยกับดาวเคราะห์ต่าง ๆ ตอนนี้วัตถุในระบบสุริยะดูมีชีวิตชีวา ซับซ้อน และเหนือสิ่งอื่นใดคือเป็นสถานที่ “จริง” มากขึ้น
ภาพแบบนี้น่าทึ่งเสมอ รู้ว่ามีการ โพสต์โปรเซส เพื่อให้ดูง่ายและน่าประทับใจขึ้น แต่ก็ยังยอดเยี่ยมอยู่ดี ต่อไปภาพคงจะดีขึ้นเรื่อย ๆ
น่ากลัวจริง ๆ วังวนพวกนั้นทั้งหมดดูเหมือน เฮอริเคนขนาดเท่าดาวเคราะห์ ถ้าดาวพฤหัสบดีใหญ่กว่านี้ก็คงกลายเป็นดาวฤกษ์ และชีวิตบนโลกก็คงไม่มีอยู่ คิดแล้วขนลุก
[1]: https://www.astronomy.com/science/ask-astro-could-jupiter-ev...
สถานที่อย่างโลก นั้นหายากเหลือเกิน อยากให้ผู้คนรักและดูแลโลกมากกว่านี้
ต่อให้มีดาวฤกษ์ขนาดเล็ก เช่นดาวขนาด ดาวแคระแดง อยู่ในวงโคจรของดาวพฤหัสบดี ก็อาจไม่ทำให้โลกต่างไปมากนัก นอกจากทำให้ท้องฟ้ายามค่ำคืนสว่างขึ้น
จะยากแค่ไหนถ้าจะส่งอะไรสักอย่างไปแสดง วิดีโอสด 24 ชั่วโมง ของดาวพฤหัสบดีจากมุมคงที่?
อิทธิพลของดาวพฤหัสบดีเต็มไปด้วย รังสี ดาวเทียมจึงต้องมีเกราะป้องกันจำนวนมาก ซึ่งจะทำให้หนักมาก นอกจากนี้ ไม่ใช่แค่การเดินทางไปถึงดาวพฤหัสบดีเท่านั้น แต่การเข้าสู่วงโคจรแบบซิงโครนัสของดาวเคราะห์ที่ไม่ใช่โลกก็ต้องใช้แรงขับสูง ทำให้ต้องใช้เชื้อเพลิงมากด้วย สุดท้ายคือปัญหาเรื่องเวลา Europa Clipper เพิ่งออกจากโลกไป แต่ต้องใช้เวลา 8 ปีกว่าจะถึงดาวพฤหัสบดี ช่วงเวลาที่ปล่อยได้มีระยะยาวแต่เว้นห่างกันมาก ดังนั้นจังหวะของภารกิจก็สำคัญ
เกร็ดที่น่าสนใจคือ Clipper มุ่งหน้าไป Europa แต่จะใช้เวลาส่วนใหญ่ของภารกิจในวงโคจรรอบดาวพฤหัสบดี และบินเฉียดใกล้ Europa ในแต่ละรอบวงโคจร นี่เป็นทางเลือกเพื่อลดปริมาณรังสีที่ดาวเทียมได้รับระหว่างภารกิจ และวงโคจรก็ใหญ่มากเพื่อหลีกเลี่ยงรังสีให้ได้มากที่สุด
บริเวณรอบดาวพฤหัสบดีและดวงจันทร์ของมันน่าจะเป็นหนึ่งในสภาพแวดล้อมอวกาศที่เป็นปฏิปักษ์ที่สุดในระบบสุริยะ มันดักจับดาวเคราะห์น้อย มีรังสีรุนแรง และเป็นดาวเคราะห์ยักษ์ที่เต็มไปด้วยก๊าซ ซึ่งถ้าเข้าไปก็จะกัดกร่อนทั้งคนและยานอวกาศ อีกทั้งหลุมแรงโน้มถ่วงขนาดมหึมาทำให้ถ้าเข้าไปแล้วก็ออกมาได้ยาก ในระบบสุริยะมีสถานที่ไม่มากนักที่อันตรายเท่า ดาวพฤหัสบดีและดวงจันทร์ของมัน
ภาพสวยมาก แต่สงสัยว่าทำไมถึงอัปโหลดภาพความละเอียดเต็มไปไว้บน Flickr แทนที่จะเป็นเซิร์ฟเวอร์ของตัวเอง
อาจเป็นคำถามโง่ ๆ ก็ได้ แต่ทำไมรูปถึงถูกตัดขอบอยู่แบบนั้น?
“ภาพจะถูกฉายซ้ำตามแบบจำลองกล้องเชิงเรขาคณิตเบื้องต้น, มีการลบอาร์ติแฟกต์บางอย่างของกล้องออก และมีการปรับแก้แสงโดยประมาณด้วย BRDF แบบพหุนามดีกรี 3 ของโคไซน์ของมุมตกกระทบและมุมปล่อยออก”
ถ้าดูลิงก์ “Source Image(s)” ที่แนบมากับแต่ละภาพ จะเข้าใจได้ดีขึ้นมากว่ากล้องมองเห็นอะไรจริง ๆ เมื่อลงไปด้านล่างของภาพต้นฉบับ ยังเห็นได้ด้วยว่าช่องสีต่าง ๆ ถูกอินเทอร์ลีฟอย่างไรเพื่อการส่งข้อมูล ตัวอย่างที่ยกคำอธิบายนั้นมาและต้นฉบับอยู่ที่นี่:
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
ทำไมดาวพฤหัสบดีถึงมี สีสันหลากหลาย ขนาดนี้?
ถ้าความเปลี่ยนแปลงของสีบ่งบอกความแตกต่างคล้ายกับความเปลี่ยนแปลงของความหนาแน่น ทำไมดาวพฤหัสบดีถึงมีความปั่นป่วนมากขนาดนี้ และชั้นบนจึงไม่สม่ำเสมอกว่านี้? เป็นเพราะแรงน้ำขึ้นน้ำลงหรือเปล่า? มีใครรู้ไหม?
งานวิจัยนี้[2] ศึกษาพายุรูปวงรี แต่ก็มีรายละเอียดเกี่ยวกับบรรยากาศและสีด้วย:
โดยทั่วไปสีแดงมองว่าเกิดจาก โครโมฟอร์ (chromophores) สีแดง ซึ่งเป็นผลิตภัณฑ์ของปฏิกิริยาเคมีที่ซับซ้อน เช่น การสลายด้วยแสงอัลตราไวโอเลตของแอมโมเนียร่วมกับอะเซทิลีน โครโมฟอร์เหล่านี้อาจทำหน้าที่เหมือนสารเคลือบอนุภาคแอมโมเนีย
โครงสร้างเมฆในบรรยากาศของดาวพฤหัสบดี โดยเฉพาะธรรมชาติของลักษณะหมุนวนอย่างจุดแดงใหญ่และวงรีสีขาว ยังคงเป็นปริศนา
งานวิจัยนี้[3] พยายามจำลองปฏิกิริยาในห้องแล็บและเปรียบเทียบกับสีที่สังเกตได้ โดยลงรายละเอียดเพิ่มเติมเกี่ยวกับกระบวนการที่อาจทำให้เกิดสี
และผมก็อยากใส่ภาพนี้[4] ไว้ด้วยจริง ๆ มิติความลึกที่เกิดจากเมฆเล็ก ๆ ฟู ๆ กับเงาของมันนั้นยอดมาก
[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
เจตนาดีอยู่แล้ว มันทำให้ภาพมีประโยชน์มากขึ้น และดูสวยมากจนช่วยให้ได้รับการสนับสนุนจากสาธารณะด้วย แต่ก็ทำให้เข้าใจผิดเล็กน้อยและทำให้ผู้คนสับสนได้เหมือนกัน
https://science.nasa.gov/resource/jupiter-in-true-and-false-...
https://www.cnet.com/science/space/why-nasas-image-of-jupite...
JunoCam[1] ไม่ใช่อุปกรณ์วิทยาศาสตร์ของ Juno แต่เป็นอุปกรณ์ที่เพิ่มเข้ามาเพื่อสร้างภาพสวย ๆ แบบนี้ให้เราได้ชมกัน ส่วนตัวแล้วผมดีใจที่เป็นอย่างนั้น
แน่นอนว่าข้อมูลก็คือข้อมูล จึงมีการวางแผนงานวิจัยทางวิทยาศาสตร์บางส่วนที่ใช้ข้อมูลนี้ด้วย
[1]: https://en.wikipedia.org/wiki/JunoCam