用开放科学的力量绘制火星这颗红色星球的地图

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2022年4月19日，美国国家航空航天局的“独创”火星直升机在火星进行第26次飞行时，从26英尺（8米）的高度收集到了这张毅力号后壳直立在杰泽罗陨石坑表面的照片。美国航空航天局/喷气推进实验室加州理工学院

据美国宇航局（Lauren Leese）：由于人类科学家对火星车的下一站做出了谨慎的决定，火星车只能做出令人兴奋的新发现。火星2020任务旨在探索杰泽罗陨石坑的地质，并使用毅力号火星车寻找火星上古代微生物生命的迹象。位于南加州的美国国家航空航天局喷气推进实验室（JPL）的科学家使用新的测绘技术来指导火星车和“独创”号直升机的飞行，该直升机乘坐“毅力号”前往火星，他们使用开源工具完成了这一切。

喷气推进实验室测绘专家Fred Calef III博士和Nathan Williams博士利用地理空间分析帮助科学界和美国国家航空航天局科学领导层选择杰泽罗陨石坑作为毅力号和独创号的着陆点。在运载工具抵达火星之前，他们利用轨道卫星的数据帮助绘制了地形图。

威廉姆斯说：“地图和图像是不同的人——科学家、工程师和管理人员——之间的共同语言。”。“它们有助于确保每个人都站在同一立场上，团结一致，尽我们所能实现最好的科学。”

NASA喷气推进实验室地质学家和系统工程师Nathan Williams博士：地图和图像是不同人群之间的共同语言。

2021年2月任务着陆火星后，“独创”号直升机机会主义地向前侦察拍照。然后，该团队根据火星车和直升机的图像数据生成了更详细的地图，以帮助规划毅力号火星车的路径和科学调查。

为了实现对火星的全面测绘，Calef创建了多任务地理信息系统（MMGIS），这是一个开源的基于网络的测绘界面。该软件的在线演示预装了从轨道上拍摄的火星图像，游客可以探索毅力号、独创号和2012年着陆的姊妹火星任务“好奇号”火星车的路径。



这张美国国家航空航天局毅力号火星车在贝尔瓦陨石坑边缘的照片是由该机构的“独创”火星直升机在2023年4月22日旋翼飞机的第51次飞行中拍摄的。火星车在图片的左上角，停在一块浅色岩石露头处。美国航空航天局/喷气推进实验室加州理工学院

该软件的开放性是任务成功的关键。Calef说：“我们在世界各地都有人在执行这项任务，我们需要能够让他们快速访问软件和数据。”。

MMGIS旨在帮助人们全面了解火星地理。通过结合轨道上的图像，并与毅力号和独创号的图像进行增强，喷气推进实验室团队使研究人员能够放大看到单个巨石，缩小看到整个火星。这种多样的观点让团队有了一种规模感和背景感，以正确理解毅力号火星车周围的景观，以及如何在可用的地形内最佳地实现他们的科学目标。



2021年9月4日，美国国家航空航天局的“独创”火星直升机在火星进行第13次飞行时拍摄到了这张火星毅力号火星车团队称之为“Faillefeu”的区域图像。该地质特征的图像是应火星毅力号火星车科学团队的要求拍摄的，该团队正在考虑在第一次科学活动中参观该地质特征。美国航空航天局/喷气推进实验室加州理工学院

喷气推进实验室团队开发的工具的影响超出了2020年火星任务的范围。该团队希望他们的软件能够帮助其他研究人员轻松地可视化他们的数据，而不需要自己成为数据可视化专家。得益于这种开源方法，其他团队现在已经使用MMGIS绘制地球和其他行星体的地图。

根据这一开放理念，“毅力号”和“独创号”在2020年火星任务期间拍摄的图像可免费向公众提供。通过与世界其他地区共享这些数据，任务的结果可以用于教育、激励和促进进一步的研究。

NASA喷气推进实验室地质学家和数据科学家FRED CALEF III博士：它能够在人与人之间共享数据...获得更高层次的科学。

随着火星科学家展望未来，随着毅力号火星车团队部署更先进的人工智能工具，开放科学将为进一步探索铺平道路。喷气推进实验室目前正在为未来可能的火星直升机进行设计，这些直升机的能力和复杂程度远高于“独创”号。有效载荷质量、飞行范围和可负担性是他们最关心的问题。

现有的开源工具将有助于解决这些问题。开源应用程序不仅可以免费使用，而且在创建和测试过程中的大量协作意味着它们通常是高度可靠的。

最终，JPL团队将其工作视为开放科学周期的一部分，使用开放工具使其工作更容易，同时开发工具中的新功能供其他人将来使用。Calef说：“每一个任务都在为其他任务和未来的任务提供新的开发工具和技术。”。“这不仅仅是你在做什么。它能够在人与人之间共享数据……获得更高的科学水平。”

作者：Lauren Leese
首席科学数据官办公室的网络内容策略师