Raumsonden
Das Prunkstück des MRO ist mit Sicherheit die Kamera HIRISE.
HIRISE steht für High Resolution Imaging Science Experiment.
Das gesamte Instrument ist 1,4 Meter lang und hat einen Durchmesser von 70 Zentimetern. Es besteht aus einem Spiegel-Teleskop, dessen Hauptspiegel 50 Zentimeter Durchmesser hat, und einer CCD-Kamera, die Bilder im sichtbaren und nahen Infrarotbereich des Lichts machen kann (400nm bis 1000nm).
Ihre Auflösung wird bei sagenhaften 20-30 Zentimetern pro Pixel liegen, rund 5 mal besser als die Auflösung derzeit im Marsorbit befindlicher Kameras.
Alles in allem wird HIRISE für die nächsten Jahre die größte, schwerste und beste Kamera für sein, die die Umlaufbahn der Erde verlassen wird.
Der CCD-Chip der Kamera besteht nicht, wie in Digitalkameras für den häuslichen Gebrauch, aus einem Feld von z.B. 1000x1000 Pixeln. Sie besteht, einfach ausgedrückt, nur aus einer Linie, also z.B. 1000 Pixeln nebeneinander.
Das Bild entsteht dadurch, das sich die Sonde auf ihrer Umlaufbahn über der Oberfläche hinweg bewegt. Nimmt man jede Milli-Sekunde eine Linie auf, hat man nach einer Sekunde 1000 Linien zusammen, und die 1000 Linien ergeben (mit den 1000 Pixeln Auflösung einer jeden Linie) ein Bild von 1000x1000 Pixeln.
Links sehen Sie das Focal Plane Assembly (FPA). Dieses Instrument ist Brennpunkt des Spiegels der Kamera angebracht (ähnlich dem CCD-Chip in einer Digitalkamera, der sich im Brennpunkt des Objektives befindet).
Das Gerät sieht komplizierter aus, als es tatsächlich ist. Interessant ist in diesem Zusammenhang lediglich die Vorderseite (hier nach links unten gerichtet), welche die die eben angesprochenen CCD-Detektoren beherbergt.
Die Kamera verfügt nicht nur über eine, sondern über drei Linien. Jeweils eine Linie nimmt Bilder im blau/grünen (obere Linie), im roten (mittlere Linie) und im infraroten Bereich (untere Linie) des Lichts auf.
Die rechteckigen Felder repräsentieren die CCD-Detektoren, die durch farbige Filter der jeweiligen Farbe zugeordnet werden können.
Da kleinere Detektoren einfacher und preiswerter herzustellen sind, wurden hier mehrere schmale statt einem sehr breiten verwendet. Aus bautechnischen Gründen mussten diese versetzt montiert werden, um keine Lücken zwischen den jeweiligen Nachbarn entstehen zu lassen.
Zahlen und Fakten
Jeder dieser Detektoren ist 2.048 Pixel breit. Für die Farben Grün/Blau und Infrarot bedeutet dies, da sie aus zwei Detektoren bestehen, eine Gesamtbreite von jeweils ca. 4.000 Pixeln.
Für die Farbe Rot, für die 10 Detektoren angebracht sind, ergibt sich eine Gesamtbreite von ca. 20.000 Pixeln.
Die Auflösung der Bilder in den verschiedenen Farb-Bereichen ist gleich, sie liegt bei 30 Zentimetern aus einer Umlaufbahn von 300 Kilometern Höhe. Auch die Länge eines Bildes ist gleich. Da für gewöhnlich 40.000 Linien hintereinander aufgenommen werden, ergibt das einen Bildausschnitt von 12 Kilometern Länge.
Die Breite des Bildausschnittes ist jedoch unterschiedlich. Da die CCD-Chips für die Aufnahme von infrarot und blau/grünen Farbinformationen nur über 4.000 nebeneinander angebrachten Pixel verfügen, wird der Bildausschnitt lediglich 1,2 Kilometer breit.
Die CCD-Chips, die für die Aufnahme der roten Farbinformationen zuständig sind, verfügen über 20.000 Pixel, und erstellen Bilder mit einer Breite von 6 Kilometern.
Vergleich verschiedener Auflösungen
Um zu Verdeutlichen, was für Details man bei verschiedenen Auflösungen erkennen kann, haben Mitarbeiter des JPLJet Propulsion Laboratory (JPL)
Unterorganisation der NASA. Befasst sich fast ausschließlich mit unbemannter Raumfahrt. ein Modell des Mars Polar LanderMars Polar Lander (MPL)
Amerikanischer Mars-Lander, der 1998 während der Landung verloren ging. (siehe Rendering rechts) auf eine ebene Oberfläche gestellt, es aus mehreren Dutzend Metern Höhe fotografiert, und die Qualität der Bilder beispielhaft angepasst.
Der Lander ist mit seinen ausgeklappten Solarzellen 3,6 Meter breit, den im Foto zu sehenden Schatten mitgerechnet etwa 4 Meter. Somit hat er die Ausmaße eines Mittelklasse-Autos.
Bei der geringsten Auflösung von 150 Zentimetern, die der Mars Global Surveyor (MGS) im normalen Betrieb bei guten Sichtbedingungen erreichen kann, ist es eigentlich unmöglich, den Lander als solchen zu identifizieren. Bedenkt man, das auch große oder leicht anders gefärbte Felsen ein ähnliches Bild ergeben könnten, wird es noch schwerer.
Bei 60 cm Auflösung kann man, wenn man sehr genau weiß, wo er sich befindet, den Lander schon von anderen Merkmalen der Oberfläche unterscheiden. 60 cm Auflösung kann von dem MGS unter Verwendung verschiedener Tricks erreicht werden.
Die Kamera HIRISE wird dagegen aus dem Stand heraus die Auflösung von 30cm erreichen, mit der cPROTOcompensated Pitch and Roll Targeted Observation
Von der NASA für den Mars-Orbiter
MRO - Instrument HIRISEAdresse:
http://marsoweb.nas.nasa.gov/HiRISE/
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