En spektakulär bild från Andre Kuipers, ombord på ISS. Vintergatan och södersken, eller Aurora Australis. Andre tog det här fotot den 1 mars 2012, under hans långvariga uppdrag till ISS, LOVA. Kredit:ESA/NASA
Några av de mest underbara bilderna som tagits av astronauter från rymden är av norrsken som dansar över vår planet. Nu är bilderna mer än bara vackra bilder tack vare ett ESA-projekt som gör dem vetenskapligt användbara.
Aurora erbjuder ett visuellt sätt att studera rymdväder, förhållandena i de övre delarna av vår atmosfär. Dessa färgglada skärmar produceras när elektriskt laddade partiklar från solen i solvinden kanaliseras längs jordens magnetfältslinjer och träffar atomer högt upp i atmosfären.
Precis som solen är avgörande för vädret på jorden, solaktivitet påverkar rymdvädret, som i sin tur kan störa radiosändningar, satelliter och även vår elförsörjning.
Forskare studerar rymdväder och norrsken med hjälp av satelliter som ESA:s Cluster och Proba-2 men också genom ett nätverk av kameror på marken. Dessa kameror är ofta skymda av moln eller snö och täckningen från södra halvklotet är dålig eftersom det inte finns mycket land på de bästa breddgraderna för att observera norrsken.
Bilder tagna från den internationella rymdstationen kan ge sammanhang och lägga till information genom att förbättra uppskattningarna av norrskens höjd och längd. Vissa når 500 km höga – vilket betyder att stationen ibland flyger rakt igenom dem.
ESA-astronauten Tim Peake tog den här bilden från den internationella rymdstationen under sitt sex månader långa Principia-uppdrag. Han kommenterade:"ISS passerade precis rakt genom en tjock grön dimma av norrsken... kusligt men väldigt vackert." Kredit:ESA/NASA
Först, bilderna måste förvandlas till något som forskarna kan använda. Det viktigaste är att veta exakt tid och vart kameran pekade.
Bilderna laddas ner i högsta upplösning och felaktiga kamerapixlar från kosmisk strålning tas bort. Programvaran korrigerar distorsion från kameralinsen.
Precis som 1800-talets upptäcktsresande innan navigationssatelliter fanns, ESA:s team tittade till stjärnorna som referens, använda programvara för att identifiera stjärnorna i bilden, och därifrån beräkna den exakta positionen för varje pixel och dess skala.
Sista, bildtiden bestäms genom att koppla städer med deras beräknade lägen och horisonten.
Mjukvaruingenjör och ESA unga utexaminerade trainee Maik Riechert, som arbetade med projektet, förklarar:"De idealiska bilderna för bearbetning är bilder som visar jorden och stjärnorna med horisonten strax ovanför mitten."
Astronauter ombord på den internationella rymdstationen har tagit tiotusentals norrskensfotografier i hög temporal (1s) och rumslig (≈10″/px) upplösning som den ovan. Deras användning i forskning är dock begränsad eftersom de ofta saknar korrekt orientering, skala, och tidsstämpelinformation. Målet med projektet Automatic Geo-referencing of Astronaut Auroral Photography är att rekonstruera dessa data så exakt som möjligt för bilder som innehåller ett tydligt sjöfält. Den slutliga utmatningen är sedan latitud och longitud för varje pixelhörn vid en valbar antagen emissionshöjd. Kredit:ESA
Få alltid att falla på plats
När alla bilder är bearbetade, timelapse-videorna erbjuder ett sätt att kontrollera att processen gick smidigt. Eventuellt jitter eller ändringar i stjärnspårning kommer att dyka upp i den slutliga videon, så en smidig körning bevisar att de enskilda bilderna är redo för analys.
Nu är det över till forskarna som kan använda den extra informationen i sin forskning. Hitta hela datamängden på webbsidan för automatisk georeferensering av astronautfotografering. En artikel som beskriver metoden finns här.
ESA:s Andrew Walsh, chef för detta projekt, avslutar "Detta projekt visar att ingenting går till spillo och du kan få användbar vetenskap från ovanliga källor."
