Знакомство с Плутоном поближе

Самый подробный вид до 2010 года всей поверхности карликовой планеты Плутон. Он был построен на основе нескольких фотографий космического телескопа Хаббл НАСА, сделанных с 2002 по 2003 год и опубликованных 4 февраля 2010 года. | Фото предоставлено: ХО

Наступит 18 февраля, и исполнится 94 года с тех пор, как мы узнали о существовании Плутона. Плутон пользовался популярностью у публики на протяжении всего своего существования. С момента его открытия в 1930 году и провозглашения девятой планетой до 2006 года, когда его понизили до статуса карликовой планеты, и с тех пор Плутон будоражил воображение масс.

Плутону требуется почти 248 лет, чтобы совершить оборот вокруг Солнца, а его вытянутая орбита гарантирует, что он находится на расстоянии около 7,3 миллиарда километров от Солнца в самом дальнем месте и приближается к нему, когда он находится на расстоянии около 4,4 миллиарда километров от него! Поскольку его ближайшее расстояние к Солнцу само по себе очень-очень велико, этот объект пояса Койпера, естественно, также очень далек от Земли.

Фактически, попытка увидеть и различить поверхность Плутона с Земли сродни попытке увидеть отпечаток на шаре, когда шар находится на расстоянии более 50 км! Диск Плутона настолько мал, что его невозможно рассмотреть из-под земной атмосферы. Речь идет не просто о простом наблюдении, но и об использовании мощнейших наземных телескопов.

Хаббл приходит на помощь

Это был космический телескоп в виде космического телескопа Хаббла, который позволил впервые беспрепятственно наблюдать за Плутоном. Ему было поручено наблюдать и отображать планету в июне-июле 1994 года (напомним, что тогда это была еще планета), и 7 марта 1996 года он был собран и выпущен для всеобщего пользования.

Космическому телескопу «Хаббл» было поручено снова сфотографировать Плутон в 2002–2003 годах. Астрономы установили в него новую камеру под названием Advanced Camera for Surveys (ACS). Эта новая камера была оснащена режимом работы под названием «Камера высокого разрешения» (HRC). Система ACS/HRC создала 384 изображения Плутона – самый подробный набор наблюдений Плутона на тот момент.

Эти необработанные изображения затем работали над этими необработанными изображениями учёными и инженерами в течение многих лет, прежде чем они были наконец опубликованы 4 февраля 2010 года. На тот момент этот набор изображений был самым подробным за всю историю Плутона.

Специальные алгоритмы

«Для этого потребовалось четыре года и 20 компьютеров, работающих непрерывно и одновременно», — сказал ведущий исследователь Марк Буи из Юго-западного исследовательского института в Боулдере, штат Колорадо, на пресс-конференции НАСА в тот день. Несмотря на то, что Бьюи, разработавший специальные алгоритмы для уточнения данных Хаббла, изложил это всего лишь в заявлении на пресс-конференции, он вошел в более подробную информацию, когда писал об этом исследовательском проекте для своего веб-сайта.

Говоря о методе, используемом для получения максимальной отдачи от необработанных изображений, Бьюи упоминает о трудностях работы с данными ACS. Идея состоит в том, чтобы начать с предположения о карте Плутона и найти лучшую карту, используя данные и компьютер.

Все это складывается

Процесс сглаживания объединяет несколько слегка смещенных изображений для создания изображения с более высоким разрешением. Хотя это может показаться простым, «взять карту и вычислить, что один Изображение должно выглядеть так, как будто на компьютере 2004 года выпуска оно заняло около 5 секунд». Поскольку обработка одного изображения на одном из самых мощных компьютеров того времени занимала пять секунд, проверка одного предположения для карты со всеми 384 изображениями заняла бы до 30 минут. Бьюи понял, что такими темпами ему понадобится 20 лет работы на одном компьютере, чтобы прийти к ответу.

Чтобы преодолеть это препятствие, Буи придумал схему, работая с великим программистом Дугом Луксом. Они максимизировали вычислительную мощность за счет использования параллельной обработки. В их схеме один компьютер работал мастером – собирал все данные и выдавал окончательный ответ, другой работал бригадиром – слушал мастера и раздавал задания незанятым работникам, а остальные были рабочие. Компьютеры, выполнявшие функции мастера и рабочих, на самом деле не знали, что делают, и были подобны марионеткам в руках кукловода – главного компьютера.

Им все же потребовались годы, чтобы прийти к окончательному ответу, который они представили публике в феврале 2010 года. Помимо того, что эти изображения были самыми четкими изображениями карликовой планеты за несколько месяцев до того, как космический корабль «Новые горизонты» пролетел мимо Плутона в 2015 году, эти изображения также также помог ученым спланировать этот пролет.