從「嫦娥」降落月球背面,說說人類對於登月的執念

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關於月球背面的傳言一直層出不窮,有人說外星人的基地就在月球背面,也有人說那里擁有人類賴以生存的水跟氧氣,還蘊含了無窮無盡的昂貴金屬,人類只要上去帶一點下來就可享用終生。人類的很多科幻電影跟小說也都以月球背面為背景,例如很多人都看過的《2001太空漫遊》,里面介紹在月球背面發現了一塊黑石,還有《月球》里利用無數克隆人在月背進行能源開發。

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《月球》劇照

克隆人在月球背面采集能源氦-3

月亮雖是地球唯一的天然天體衛星,但對我們來說神秘面紗好像從未揭開過。因為潮汐鎖定的關係,人類自誕生之初,就只能看到月球的正面,所以它對我們來說一直有莫大的吸引力。但就在上上周,傳來了一個振奮人心的消息——中國的嫦娥四號探測器自主著陸在月球背面南極-艾特肯盆地內的馮•卡門環形山/撞擊坑內,做到人類探測器首次在月球背面軟著陸。這下,關於月球背面的種種神秘傳言,都有望被抽絲剝繭,神秘未知領域有望被解密……

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中國太空科技集團中國的嫦娥四號登陸月球背面

登月難,登陸到月球背面更難

到中國嫦娥三號時,人類已經在月球正面有過20個著陸器,這其中包含阿波羅載人任務,還有蘇聯和美國的其它月球任務,但所有這些都集中在月球正面,背面的數量卻為0,這說明想著陸月球背面十分困難。

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月球正面(左)和月球背面(右)看起來截然不同

這不僅僅是太空資金的原因,月球背面的環境太過複雜,全是環形山跟隕石坑,占了背面的97.5%,比正面多得多,對各種配合著陸傳感器的系統要求很高。著陸時最大落差高達16.1千米,高度變化超過了以往任何一次著陸。相比在正面著陸,難度不可同日而語。

為揭開月球的神秘面紗,全人類都在努力

正如登月第一人阿姆斯特朗所說:我的一小步,就是全人類的一大步。每次探索外太空,都是全人類的進步。為了科研,也為了滿足人類因為好奇心所帶來的憧憬,探索月球這件事,幾乎沒有間斷過。既然說到探索外太空,就不得不提NASA(美國國家航空太空局),作為世界上最厲害的太空機構之一,它一直是太空迷們眼中的聖地。

NASA為月球的探索做出了不可或缺的貢獻,在最近幾十年對月球的探索中,他們發射過很多探測器來探索月球,獲取了很多珍貴數據,這其中就包括來自月球各方50年的3D圖像,總容量達到了200TB。

將數百萬張圖片製作成「月球地圖」

圖像數據是有了,但如何從中獲取有用的信息則是另外一個問題,目前,NASA正聯合英特爾製作一個「月球地圖」。

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由撞擊器墜落到南極永久陰影區域形成的隕石坑可能含有冰

為什麼需要這樣一個地圖呢?一是可以更準確的為月球探測器繪制潛在的著陸點,讓登月變得更加容易;二是月球永久陰影區域的隕石坑可能充滿了水、冰和其他揮發性資源,可用於生產火箭燃料,為太空人或其他必須材料提供空氣供應。

以前,陰暗的月球表面會在NASA圖像中產生偽影,但在過去10年中,NASA已經在月球上放置了AI跟新傳感器,提供了深度數據跟高光譜圖像,成像質量得到了提升,為繪制「月球地圖」提供了條件。

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地球外沒有GPS,所以火星車需要預設路線,但以前的測繪質量不足以滿足漫遊車任務規劃

然而,製作地圖的難度可想而知,這也是NASA為何尋求英特爾幫助的原因。軌道衛星拍攝的月球圖像通常處於不同光照角度,尺度和類型,手動排列他們的話必須把隕石坑或其它地標當做參照物,一旦失誤或分辨不了,造成的是地圖上很大一塊空白。

英特爾的深度學習技術很好的解決了這個問題。深度學習是機器學習的一個分支,它通過神經網路模型可以理解大量數據。有了深度學習技術,可以快速識別月球上隕石坑和其他障礙的過程,從而使「月球地圖」的製作更快更精準。

在這張「月球地圖」上,隕石坑的準確率達到了98.4%。並且通過在Intel Nervana Cloud上運行算法,僅需一分鐘即可對1,000張圖像進行分類,這比人類專家快100倍。該算法也可在GitHub中使用,供其他研究團隊使用。

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英特爾Shashi Jain正與NASA合作製作 「月球地圖」

每當夜幕降臨時,你抬頭看向那無盡的星空,難道不覺得它迷人嗎?迷人就對了。人類永遠對未知的事物抱有無窮的想像力,這就是所謂的好奇心,所以即便探索外太空再艱難,無數的科學家們仍在努力克服並且前赴後繼……

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