Japan gaat Mars en zijn manen verkennen met 8k-camera

De Japanse ruimtevaartorganisatie JAXA en omroep NHK ontwikkelen een 8k-camera die meegestuurd zal worden met de komende Martian Moons eXploration-missie. De sonde die als doel heeft om monsters op te halen op Phobos wordt in 2024 gelanceerd.

De Japanse ruimtevaartorganisatie en omroep zeggen dat de MMX-sonde wordt voorzien van zogenaamde Super Hi-Vision-camera's. Er gaat een 4k-camera en een 8k-camera mee. Technische details over de camera's zijn nog niet bekendgemaakt; zo is onduidelijk met welke snelheid er beelden opgenomen worden of wat de sensorafmetingen zijn. Met 8k wordt meestal de 8k-uhd-standaard van 7680x4320 pixels aangeduid. Daarvoor is een sensor nodig met een resolutie van minimaal 33 megapixel.

JAXA is van plan om de MMX-sonde in september 2024 te lanceren. Deze arriveert dan in augustus 2025 in een baan om Mars. De sonde zal afbeeldingen maken van de rode planeet en van de manen Phobos en Deimos. Het is de bedoeling dat de sonde in 2026 een landing maakt op Phobos, daar monsters verzamelt en zichzelf weer lanceert vanaf de maan. In 2028 verlaat de sonde zijn baan rond Mars en wordt de terugweg naar de aarde ingezet. In september 2029 zou de sonde inclusief monsters moeten zijn teruggekeerd.

De bandbreedte voor het versturen van beelden van Mars naar de aarde is beperkt. Een deel van de data die de MMX-sonde verzamelt wordt direct teruggestuurd naar de aarde, maar de beelden worden in originele resolutie opgeslagen in de sonde. Al het beeldmateriaal kan worden uitgelezen als de MMX-missie is teruggekeerd naar de aarde.

Reacties (66)

NHK is developing the Super Hi-Vision Camera in order to visualize MMX's challenges in ultra high definition images and broadcast them widely, with cooperation from JAXA. Images taken at regular intervals are partially transmitted to Earth to create a smooth image. The original image data is planned to be stored in a recording device in MMX's return capsule and brought back to Earth.
Bron: JAXA

Een klein deel wordt 'live' teruggestuurd vanaf 2025, terwijl de volledige opnames pas terug gaan met de return capsule in 2029.

Semi gerelateerd: we hebben pakweg elke 18 maanden een window waarop Mars en Aarde het dichtste bij elkaar staan, en waar het dus de enige realistische momenten zijn om raketten over en weer te schieten. Dit is het eerste artikel dat ik lees over een raket die terug komt. Weet iemand of de windows van Mars->Aarde dezelfde zijn als van Aarde-Mars ?

Ik weet het niet helemaal zeker, maar ik denk dat het soortgelijk is. Wellicht elke 16 of 20 maanden. Het gaat trouwens niet over wanneer Mars en de Aarde het dichtste bij elkaar staan, maar wanneer je het minste brandstof nodig hebt om van de ene naar de andere planeet te gaan. Dit doe je met de zogenaamde Hohman transfer (https://en.wikipedia.org/wiki/Hohmann_transfer_orbit).

Als je ons zonnestelsel van bovenaf ziet, dan begin je je reis naar Mars als de Aarde op 6 uur staat, en kom je aan op Mars als Mars op 12 uur staat, zo leg je dus een 'platgedrukte' halve cirkel (een ellips dus) af. Dit moet je natuurlijk zo timen dat als je met je ruimteschip op 12 uur aankomt, dat Mars daar ook is. Omdat Mars ook gewoon in zijn baan beweegt, mik je dus op een punt waar Mars op dat moment niet is, je leidt je doelwit dus.

Van Mars naar de Aarde doe je op dezelfde manier, maar omdat de Aarde een andere baansnelheid heeft dan Mars, kan ik me voorstellen dat de exacte parameters net iets anders zijn.

Als je ons zonnestelsel van bovenaf ziet, dan begin je je reis naar Mars als de Aarde op 6 uur staat, en kom je aan op Mars als Mars op 12 uur staat, zo leg je dus een 'platgedrukte' halve cirkel (een ellips dus) af

Ik hou me veel bezig met space, maar deze uitleg is alsnog mindblowing en simpel. Bedankt, leuk!

Een bruggetje van het 'platgedrukte' zonnestelsel terug naar het artikel:
Het zou gaaf zijn als de proporties/afstanden tussen de planeten van ons zonnestelsel ooit in één ultra-scherp shot in beeld zou kunnen nemen. Niet dat je de planeten dan nog zou kunnen herkennen, maar het idee vind ik gaaf.
Wie is hier slim genoeg om te berekenen hoe ver je dan een camera moet plaatsen (in meest optimale configuratie van de planeten), 'boven' een 2d vlak gezien?

Als je ervan uitgaat dat je een beeldhoek hebt van 45 graden, dan wil je de camera evenver weg brengen als de afstand van de zon tot de verste planeet. De afstand tot die verste planeet is Neptunus, met een afstand van 30 astronomische eenheden (de afstand van de aarde tot de zon), ofwel 4,5 miljard kilometer. Neem dan nog een veiligheidsmarge om ervoor te zorgen dat Neptunus niet nét in het frame zit, zou ik een afstand van 5 miljard kilometer nemen voor je camera.

Je zal dan de planeten echt niet meer herkennen. Zie bijvoorbeeld de foto 'Pale Blue Dot' waarbij Voyager 1 de aarde fotografeerde door de ringen van Saturnus van een afstand van 6 miljard kilometer. De Aarde is hier (volgens mij) een derde pixel groot.

Dat is uiteraard dezelfde interval. Het gaat om een bepaalde stand van de planeten tov elkaar, en hoewel die stand verschillend is voor vertrek en terugkomst, is de interval natuurlijk gelijk.

Mars heeft een omlooptijd van 1,88 jaar om de zon. Anders gezegd, Aarde draait 1,88x sneller om de zon dan Mars. Als ze op een moment naast elkaar staan, dan staan ze 1.88/(1.88-1) ≈ 2.13 jaar later weer naast elkaar. Dat is de frequentie (dat klopt ook, de de window is elke 26 maanden, niet elke 18).

Goed, dat betekent niet dat je op dat moment raketten heen en weer kan schieten, de reis kost ook tijd en je moet rekening houden met de verplaatsing van de planeten tijdens de reis. Dat gaat dan typisch met een Hohmann transfer. Als je vanuit Aarde naar Mars gaat kom je in een hogere baan om de zon en rem je dus als het ware af (door te versnellen, yay orbital mechanics ), tot je in de baan en op de omloopsnelheid van Mars zit. Je lanceert dus nadat Mars bij Aarde is geweest. Andersom, van Mars terug naar aarde, zit je in een langzamere baan en moet je naar een snellere baan, dus moet je lanceren voor Aarde bij Mars is.

Een enkele reis duurt 9 maanden. Je kunt natuurlijk niet in een keer heen- en terug: als je versnelt naar een elliptische baan die langs Mars gaat, dan ben je na 18 maanden weer op exact dezelfde plek rond de zon ter hoogte van de baan van de Aarde, maar dan staat de Aarde daar niet meer, die staat aan de andere kant van de zon . Je zal dus voor je terug kan weer de window af moeten wachten.

[Reactie gewijzigd door .oisyn op 14 september 2020 12:21]

Het is niet dat ze dan dichtbij elkaar staan, het is dat ze op dat moment ideaal gepositioneerd zijn om met een minimum aan energie de oversteek te maken. Het goede moment voor de terugkeer zal ook maar 1x om de ~26 maanden komen, maar zal wel op een ander moment liggen.

Waarom houden ze bij dit soort specialistische apparatuur nog de consumentenverhoudingen aan? 7680x4320 is een 16:9 verhouding. Een sensor is neem ik aan rond (of vierkant), waarom zouden ze de pixels die buiten de 16:9 rechthoek weggooien, en niet gewoon opslaan? Meer informatie is toch beter zou je denken.

Er gaat een 4k-camera en een 8k-camera mee. Technische details over de camera's zijn nog niet bekendgemaakt; zo is onduidelijk met welke snelheid er beelden opgenomen worden of wat de sensorafmetingen zijn. Met 8k wordt meestal de 8k-uhd-standaard van 7680x4320 pixels aangeduid.

Sleutelwoorden hier is 'meestal', de Tweakers redacteur heeft hier al rekening mee gehouden en aangegeven dat het een aanname is en geen feit.

Kans is zelfs zeer groot dat die aanname foutief is. Niet alleen is dat een consumentenresolutie, het is ook nog eens een resolutie die slaat op consumenten TVs. Ik verwacht dan ook dat de sensor een breedte zal krijgen van 8192 pixels en de hoogte zal afhangen van de aspect ratio.

Vaak is dat gewoon vierkant, bij dit soort CCDs, in de wetenschap/onderzoek. Dus ik gok 8192x8192.

Waarom houden ze bij dit soort specialistische apparatuur nog de consumentenverhoudingen aan? 7680x4320 is een 16:9 verhouding. Een sensor is neem ik aan rond (of vierkant), waarom zouden ze de pixels die buiten de 16:9 rechthoek weggooien, en niet gewoon opslaan? Meer informatie is toch beter zou je denken.

Ik zou denken dat je zoveel mogelijk gebruik wil maken van bestaande onderdelen, processen en fabrieken. Er zijn talloze bedrijven bezig met 8k. Waarom zou je als ruimtevaartorganisatie met een krap budget dat allemaal opniew gaan doen? Dan moet er wel heel veel voordeel te halen zijn.

De consumentenmarkt is veel groter dan de meeste andere markten. Daar hebben ze dus de meeste ervaring met betrouwbaar (en goedkoop) produceren.
Zelfs bij de productie van zo iets moderns als een 8k camera denk ik dat het grootste deel van die camera niet nieuw is maar vergelijkbaar met eerdere camera's. Dat is proven technologie zonder verassingen. Al het geld dat je bespaart op randzaken (zoals een behuizingen ontwerpen) is beschikbaar wetenschappelijke toepassingen.

<toevoeging>
Zo'n camara is meer dan de chips. Zelfs als je (zoals waarschijnlijk is) aparte chips nodig hebt (of een goed schild) dan blijft het grootste deel van die camera hetzelfde. Voeding, scharnieren, lenzen, lenskapjes, software, dat soort dingen. Een deel zal ongetwijfeld ook moeten worden aangepast aan de ruimte, maar dat blijven aanpassingen op een bestaand model. Voor de delen die niet hoeven te worden aangepast kun je dan lekker meeliften op bestaande infrastructuur en kennis.

[Reactie gewijzigd door CAPSLOCK2000 op 14 september 2020 14:32]

Micro-electronica die ontwikkeld is voor gebruik op aarde, gaat in de ruimte doorgaans snel kapot doordat er in de ruimte allerhande straling aanwezig is die op aarde door het electromagnetische veld rond de aarde wordt tegengehouden. De stralingsdeeltjes kunnen de transistoren op de chips beschadigen, net zoals ze DNA kunnen beschadigen. Daarom worden er speciale stralings-tolerante onderdelen geproduceerd voor gebruik in de ruimtevaart.

Een reguliere 4K-sensor zal in de ruimte waarschijnlijk binnen no-time bezaaid zijn met dode pixels, als hij het überhaupt nog doet.

Dit is ook de reden dat chips voor gebruik in de ruimte volgens een minder kleinschalig proces geproduceerd worden dan waartoe men in staat is. Dit zeg ik op basis van iets wat ik lang geleden gelezen heb, het kan zijn dat men tegenwoordig beter is in het afschermen van de electronica.

Er zijn al jaren "aarde" camera's van RED aan boord van het ISS. Voorzover ik weet doen die het nog steeds goed en worden er nog steeds beelden mee opgenomen. (Bv toen die 2 astronauten aan boord kwamen)

Ik ga er wel vanuit dat het ISS zelf over voldoende shielding beschikt, anders zouden de astronauten er niet kunnen verblijven zonder grote gezondheidsrisico's. De camera's die met de sonde meegaan bevinden zich waarschijnlijk aan de buitenkant, anders valt er niet zoveel te fotograferen ;-)

Buiten de eigen shielding bevind het ISS redelijk in de buurt van de aarde waardoor ook deze deels beschermd wordt door het magnetisch veld. Dieper de ruimte in val je buiten deze bescherming en zul je je hardware moeten afschermen of tolerant maken.

Hoe verder je van de zon komt hoe minder straling en Mars heeft ook een beschermend magnetisch veld en een atfmosfeer. Het is allemaal een stuk minder dan op/rond aarde, maar het is beter dan niets.

Mars heeft geen actief beschermend magnetisch veld. Dat is precies één van de redenen dat bewoning van de planeet zo moeilijk is.

Vergeet niet dat het ISS zich op slechts 450 km hoogte bevindt, en nog steeds redelijk beschermd wordt door het aardse magnetische veld. Het is nog binnen de binnenste Van Allen gordel.
Leuk stukje van Scott Manley op youtube over de straling in en buiten de Van Allen Belt.

Dat ligt er vaak wel aan, veel componenten moeten radiation hardened zijn om ervoor te zorgen dat de fijne elektronica niet stuk gaat door straling. Wij hebben hier onze fijne dampkring en het magnetisch veld van de aarde, maar daarbuiten slaat de straling je om de oren. Je kunt dus niet zomaar even een sensortje van een productielijn af trekken. Die moeten vaak apart worden ontworpen.

Vaak valt dit nog wel mee, het is meer dat de kleine kans al te groot is aangezien je niet even een testballonnetje naar Mars stuurt

We hebben het hier nog altijd over NHK. Die kennen wel iets van het ontwerpen van CCDs en camera's. Die deden in de jaren '60 al experimenten met HD TV. En veel professionele 8K camera's doen geen 7680x4320 maar 8192x4608 of zelfs x5120 soms

Je hebt het over 4K DCI en UHD. Die hebben vrijwel altijd een optie om in HD ratios te werken ipv DCI.

Omdat nu eenmaal software (codecs, compressie, bewerkingsprogramma's, etc.) en ook hardware voor video's op deze standaarden zijn gebaseerd. Waarom zou je het wiel opnieuw willen uitvinden?

Waarom zou je het wiel opnieuw willen uitvinden?

Omdat onderzoekers vaak wielen niet opnieuw uitvinden, maar sterk verbeteren.

In het bericht staat dat hier een televisie omroep bij betrokken is. Deze camera's zijn waarschijnlijk voor promotie en educatie doeleinden. Mooie filmbeelden om op tv te laten zien wat en goed werk JAXA doet.

Voor de wetenschappelijke doeleinden wil je meestal een heel ander soort sensor, eentje die niet alleen onderscheid maakt tussen rood, groen en blauw licht maar in tientallen tot duizenden banden over een groot deel van het elektromagnetisch spectrum. Radar en Lidar kunnen ook bruikbare informatie opleveren.

Een ronde camera sensor is niet praktisch. De afzonderlijke pixels zitten in rijen en kolommen, je komt dus automatisch op iets vierkants/rechthoekig uit. Ook voor een sluiter (bedoeld om elke pixel dezelfde hoeveelheid licht per tijdseenheid te geven) is rechthoekig handiger.
Ook zijn niet-ronde beelden makkelijke te stichen (aan elkaar te hechten tot grotere beelden)

Dan blijft je punt waarom niet vierkant? Vrijwel alle sensoren zijn rechthoekig (niet vierkant dus). Een mooi overzicht, met foto's van sensoren is te vinden op zoomacademy.

Je moet het niet zien als pixels weggooien. Als je een vierkant beeld toont op een modern beeldscherm, heb je links en rechts zwarte balken. Je kunt dus extra pixels links en rechts toevoegen.
Er bestaan overigens wel vierkante sensoren. Sommige passief infra-rood sensoren zijn vierkant.

wordt in 2024 gelanceerd, terug in 2029.... tegen die tijd kijken we in de winkels naar 16K-32K schermen.
Wij dan afvragen wat een onscherp VHS beeld ze nu weer hebben gemaakt van Mars.

Stop. Ik raad je aan om de 4x 4K video van Linus Tech Tips op youtube te kijken en dan terug te komen.
Wil je nog steeds 16K? (4x4 4K, dus 16keer de resolutie van 4K ipv de 4 van Linus)

[Reactie gewijzigd door Wilglide op 14 september 2020 13:39]

Je kunt ook optische ontwerpen maken waarbij je de lenzen 'afsnijd' aan de onder/boven kant en dus veel minder glas hebt dan bij een normale ronde lens. Ik zeg niet dat dit zo is, maar zo kan je dus wel heel veel resolutie in een klein pakketje stoppen met een relatief grote sensor, zonder dat dit persé in een hoop weggegooid glas (Wacht, dus wél haha) hoeft te resulteren.

Dit wordt heel soms gedaan bij consumenten lenzen, maar meestal niet.

NHK is een TV omroep met veel 4k en 8k aanbod. Het zal in 16:9 worden uitgezonden naar het grote publiek, maar de rauwe data hoeft echter niet op 16:9 opgeslagen te worden.

Maakt de resolutie nog uit voor andere ontdekkingen die gedaan kunnen worden via foto's?

Ik snap dat een 8K foto meer detail oplevert, maar is daar dan ook daadwerkelijk extra informatie uit te halen die je op een ~1MP foto niet ziet?

Ja, je geeft zelf al aan dat het meer detail oplevert. Extra resolutie kan ook betekenen dat je crops kan maken (digitaal "inzoomen"), dus dat kan ook een voordeel zijn. Op zich geef ik niet veel om meer megapixels, al zijn de foto's die ik vroeger op 3Mpixel maakt op een 4K scherm niet volledig scherp meer, maar ik gebruik de resolutie van de sensor om bij maximaal optisch inzoomen nog een crop te maken zodat onderwerpen nog dichterbij komen. Meer pixels betekent meer mogelijkheden.

De meeste "ontdekkingen" (of in ieder geval onderzoeken) worden niet gedaan op basis van foto's in het "zichtbaar licht" spectrum, maar in één of meerdere bandbreedtes van het veel bredere spectrum van straling, omdat ze daar vaak beter op kunnen "zien" wat bijvoorbeeld de samenstelling en temperatuur van het object is. De foto's zijn er vooral gewoon omdat ze tof zijn om te zien en dat houdt de missies interessant voor een breder publiek. De reden dat er dus vaak slechte foto's worden genomen (if any) op zulk soort missies is dus omdat het een bijzaak is, en dus niet teveel geld&gewicht mag kosten, en een goede camera die de ruimtereis overleeft is bepaald niet simpel en goedkoop. Gelukkig doen ze daar de laatste tijd wel beter hun best voor (zoals ook de camera's op de Perseverance mars-rover)

Odyssey orbiter communiceert, volgens NASA, met een snelheid van 128 of 256 kilobits per second. X-band Communications kan snelheden halen van 3 a 4 megabits.

8K video is een hoop data. Heeft Japan een oplossing voor hogere snelheden qua data transfer?

Ik denk het niet. Volgens mij gebruikt alles wat bij Mars orbit of land het deep-space network van nasa.

China heeft voor haar Mars missie een eigen Deep Space Network aangelegd. Best indrukwekkend maar hier hoor je in Nederland weinig over..

Hoelang duurt het versturen van een 8k foto naar de aarde?
Of worden de foto's opgeslagen en bij terugkomst uitgelezen?

[Reactie gewijzigd door SunnieNL op 14 september 2020 11:07]

Staat in het artikel:

De bandbreedte voor het versturen van beelden van Mars naar de aarde is beperkt. Een deel van de data die de MMX-sonde verzamelt wordt direct teruggestuurd naar de aarde, maar de beelden worden in originele resolutie opgeslagen in de sonde. Al het beeldmateriaal kan worden uitgelezen als de MMX-missie is teruggekeerd naar de aarde.

mmm.. daar heb ik vanstraks totaal overheen gelezen....
of het stond er nog niet in Thnx

Komt ie nooit terug, hebben we alsnog de thumbnails om van te genieten

Misschien zijn de thumbnails wel beter dan de gangbare Marsfoto's.

Ik denk dat er af en toe iemand naar toe gaat met een usb stickje

Waar ik benieuwd naar ben is wat het voordeel van een filmcamera is tegenover een fotocamera. 8K (ofwel 33MP) is een hoge resolutie voor een filmcamera, maar met een degelijke fotocamera zou je foto's met veel hogere resolutie kunnen maken. Is het niet zo dat de omgeving redelijk statisch is, en dat een scherpe foto dus meer informatie oplevert ipv bewegende beelden met minder scherpte?

Er zit in feite weinig verschil tussen een fotocamera en een filmcamera, behalve dat je met een filmcamera geen stills maakt. Het voordeel van meerdere opnames in redelijk dezelfde tijd (bv 30 frames in 1 seconde) is dat je deze beelden kan stacken. Met het stacken worden er veel meer details uit een opname gehaald en wordt ruis gereduceerd. Maar of het stacken in de ruimte echt helpt, dat weet ik niet (nooit opgezocht). Op aarde is daar veel winst mee te behalen vanwege de vele luchtlagen en daarmee interferentie van het beeld. Door de vele opnames krijg je dan bijna het theoretisch haalbare aan het scheidendvermogen van de lens.

Jammer dat het een lange reis en tijd gaat kosten.
Waarom niet een bemand ruimteschip met meerdere camera's bouwen en natuurlijk met meerdere snelste raketmotors?
Pre-warp motors zijn wel nuttig
Dan krijg je waarschijnlijk twee weken retour reis.

Een vraagje, als je in de ruimte bent, 1 minuut lang raketmotor op volle kracht aanzetten, hoe ver kom je, nadat je motor had uitgezet? Blijf je zo lang mogelijk door zweven? Ik vroeg me dat af, omdat in de ruimte geen zwarte kracht EN OOK geen luchtweerstand kent.

Je blijft inderdaad praktisch oneindig doorgaan.

Je beantwoord je eigen vraag al. Als er geen krachten op het ruimtevaartuig worden uitgeoefend blijft de snelheid constant. Beide Voyager ruimteschepen zijn daar een mooi voorbeeld van.
Het is wel zaak om onderweg fysiek contact met zonnen, planeten en andere obstakels te vermijden want dat reduceert de snelheid behoorlijk.
Overigens heb je in de ruimte wel degelijk nog "last" van zwaartekracht. De aarde, de maan, de zon, allemaal hebben ze een zwaartekrachtveld dat weliswaar sterk afneemt met de afstand, maar toch altijd nog wel invloed uitoefent op je ruimtevaartuig. Die invloed kan overigens ook positief zijn.

Een vraagje, als je in de ruimte bent, 1 minuut lang raketmotor op volle kracht aanzetten, hoe ver kom je, nadat je motor had uitgezet? Blijf je zo lang mogelijk door zweven? Ik vroeg me dat af, omdat in de ruimte geen zwarte kracht EN OOK geen luchtweerstand kent.

Zo werkt dat helaas niet. Er is uiteraard wel zwaartekracht, denk aan de Zon. Daar zul je echt heel ver vanaf moeten zijn om daar geen invloed (of in ieder geval niet noemenswaardige invloed) van te hebben, denk aan heel ruim buiten de baan van Pluto.
Een minuutje je raketmotor op volle kracht aanzetten zal je baan veranderen, maar dat is dan ook alles. Je zal door het gebrek van weerstand wel "oneindig" doorzweven daarna natuurlijk. Er is dus geen goed antwoord op de vraag "Hoe ver kom je", dat ligt aan de baan. Het is geen rechte lijn.
Mocht je erin geinteresseerd zijn, kijk dan eens naar bijvoorbeeld Kerbal Space program om orbital mechanics beter te leren begrijpen. Eventueel kan ik als tip ook de video's van Scott Manley aanraden.

[Reactie gewijzigd door DB LucF op 14 september 2020 15:15]

Fantast(tisch) ....

Ik las eerst Mars en zijn mannen haha.

Inderdaad, precies hetzelfde.

Mars mannetjes?

Waarom nou weer Mars mannetjes? Typisch patriarchistisch denken, walgelijk... Het kunnen toch ook net zo goed Mars vrouwtjes zijn?

Marspersonen

Did you just assume humanity??

Je bedoelt patriarchisch...🤡

Omdat mannen van Mars komen en vrouwen van Venus. Marsmannetjes en Venusvrouwtjes.

vrouwtjes zijn?

vrouwen; vrouwtjes is typisch patriarchistisch denken, walgelijk.

Gaaf! kijk al uit naar begin 2021 dan komen er al 3 missies aan op Mars (UAE) (Chinese Tianwen-1 rover)
(NASA’s Perseverance Mars rover)