Спектрофотометрические исследования поверхности Фобоса по результатам съемки камерой HRSC

Комплексные исследования планет Солнечной системы и их спутников, активизировавшиеся в МИИГАиК с созданием Комплексной лаборатории исследования внеземных территорий (КЛИВТ), продолжаются. Сегодня работа КЛИВТ нацелена на обширные исследования территорий естественных спутников Земли, Марса, Юпитера и Сатурна. Огромный интерес представляют спутники Марса Фобос и Деймос.
Марсианские спутники считаются «необычными» из-за их небольшого размера и близости к Марсу. Теория их происхождение – предмет многочисленных дискуссий. Марсианской луны всегда были интересны для космических полетов.
Группой «спектрального и математического анализа КЛИВТ» выполнены работы по исследованию спектрофотометрических характеристик поверхности Фобоса по данным стереокамеры высокого разрешения (HRSC) с космического аппарата (КА) Марс Экспресс.
Съемка Фобоса в различных спектральных диапазонах выполнялась, начиная с 1971, когда были получены первые изображения поверхности Фобоса орбитальным аппаратом Маринер-9. [1].
Стереокамера высокого разрешения HRSC (High Resolution Stereo Camera) выполняет съемку, как поверхности Марса, так и его спутников.
Съёмка Фобоса проводилась в моменты сближения КА со спутником, с расстояний от 140 км до 4000 км. Вследствие этого, один пиксель изображения HRSC соответствует элементу поверхности Фобоса размером от 5 до 670 метров [2]. Учитывая малость размеров снимаемого спутника, по сравнению с расстоянием от его поверхности до КА, а также углы отклонения спектральных каналов от надира, все снимки с камеры HRSC отображают поверхность под разным ракурсом. Это сказывается при геометрической обработке данных.
Камера HRSC имеет четыре спектральных канала: синий – 440±45 нм, зелёный – 530±45 нм, красный – 750±20 нм и ближний инфракрасный – 970±45 нм. На сегодняшний день это самое большое количество спектральных каналов выполняющих съемку Фобоса [3]. Использование этих данных даёт возможность получить цветосинтезированные изображения Фобоса.
Как выяснилось, не на всех витках получены изображения во всех 4-х спектральных каналах (в равной степени часто отсутствуют RED-канал и IR-канал).
Многие изображения именно в этих каналах (RED, IR) «перенасыщены», что можно объяснить неверным выбором радиометрических параметров съёмки на данном витке.
Значительным изменением фазового угла можно объяснить изменение интенсивности принятого отражённого излучения в различных каналах одного и того же витка (так на витке 0748 фазовые углы изменяются от 7 – для красного канала до 38 – для инфракрасного).
Некоторые спектральные снимки Фобоса имеют «сбойные» полосы и много точечных «вкраплений» (шумов), которые можно устранять с изображений различными методами фильтрации.
Исследования выполнялись в несколько этапов, которые в обобщенном виде можно представить:
1. Фильтрация шумов для каждого снимка индивидуально;
2. Определение фотометрических характеристик поверхности Фобоса по данным HRSC;
3. Координатная привязка и ортофототрансформирование изображений;
4. Фотометрическая коррекция спектральных данных HRSC;
5. Совмещение спектральных каналов методами ко-регистраци;
6. Составление мозаики поверхности Фобоса для каждого спектрального канала;
7. Формирование карт альбедо;
8. Формирование цветосинтезированных изображений поверхности Фобоса;
9. Расчет «цветовых отношений» и формирование карт их пространственного распределения по поверхности;
10. Анализ полученных результатов.

Полученные «цветовые отношения» подтверждают, что реголит является спектрально неоднородным, при этом цветовое отношение V/NIR меняется от 0,60 до 1,60 [4]. Анализ показал, что существует связь между пространственным распределением цветового отношения V/NIR и поверхностными структурами Фобоса. Карты альбедо дают наглядное представление о неоднородности отражения поверхности в разных зонах спектра. А результаты фотометрического анализа позволяют нам предполагать, что Фобос больше похож на астероиды типа-D, чем на астероиды типа-C, к которым его раньше причисляли.

Работа выполнена при поддержке гранта Правительства РФ по постановлению от 9 апреля 2010 г. № 220 «О мерах по привлечению ведущих ученых в российские образовательные учреждения высшего профессионального образования» по договору № 11.G34.31.0021, заключенному между Министерством образования и науки РФ и Московским государственным университетом геодезии и картографии.

1. Noland M. and Veverka J. The photometric functions of Phobos and Deimos. I. Disc-integrated photometry // Icarus.V.28. 1976. P. 405-414
2. Oberst J. et al. Astrometric observations of Phobos and Deimos with the SRC on Mars Express // Astronomy and Astrophysics.V. 447. 2006. P. 1145-1151.
3. McCord T.B. et al. Mars Express High Resolution Stereo Camera spectrophotometric data: Characteristics and science analysis // Journal of Geophysical research.V. 112. 2007. P. 1-27.
4. Аванесов Г.А. и др. Телевизионные исследования Фобоса. М.: Наука, 1994.168 с.