1971 års Apollo 15 var bland de mest ambitiösa av de sex månlandningarna:Falcon Lunar Module var tvungen att korsa en bergskedja som reser sig högre än Himalaya innan den landade bredvid Hadley Rille, en långsträckt kanjonliknande kanal. Ett team baserat på ESA:s ESAC astronomicenter i Spanien, arbetar med det brittiska företaget Timelab Technologies, har återskapat landningen med SPICE-programvaran, integrera en högupplöst månmodell. Kredit:ESA
Om någon hade sett på när Apollo 15:s Falcon Lunar Module gick ner bredvid månens Appeninberg 1971, då är detta vad de skulle ha sett. ESA forskare, arbetar med det brittiska företaget Timelab Technologies, återskapar historiska uppdrag till månen i högupplöst 360 virtuell verklighet, som ett sätt att få nya insikter från gamla instrumentdata – samt hjälpa till att planera nya uppdrag för senare detta decennium.
Apollo 15 var bland de mest ambitiösa av de sex månlandningarna, korsar en bergskedja som reser sig högre än Himalaya innan den landar bredvid Hadley Rille, en långsträckt kanjonliknande kanal.
"Vi återbesöker dessa uppdrag för att återskapa deras detaljerade attitydhistoria som ett sätt att omanalysera olika vetenskapliga mätningar som de gjort, såsom optisk bildbehandling eller röntgenspektroskopi, " förklarar ESA-projektforskaren Erik Kuulkers. "Genom att kombinera positioneringsdata med en mycket detaljerad digital höjdmodell av månens yta, vi kan veta exakt vad instrumenten pekade på när de registrerar sina resultat.
"Till att börja med valde vi Apollo 15 som det första av de vetenskapsfokuserade besättningen "J-typ uppdrag" till månen, som bar ytterligare vetenskaplig nyttolast – inklusive fjärravkänningsinstrument för att observera månens yta från Command Service Module (CSM) i omloppsbana – för längre vistelser. Dessutom har vi simulerat ESA:s 2003 SMART-1 till månen, som testade soldriven elektrisk framdrivning samtidigt som de utförde vetenskapliga observationer av månens yta."
En SPICE-simulering av Apollo 15:s kommando- och servicemodul i omloppsbana runt månen 1971. Som den första i J-typ Apollo-uppdrag till månen, Modulen hade ytterligare fjärravkänningsinstrument. Att simulera sin resa med en högupplöst digital modell av månen hjälper till att extrahera nya insikter från deras data. Kredit:ESA
Projektet, baserad på ESA:s astronomicenter ESAC i Spanien, använder specialistmjukvara som heter SPICE, används för att planera och tolka planetobservationer. Namnet är en sammanfattning av dess funktionalitet:"S" för rymdfarkoster, "P" för planet (eller mer allmänt målkropp), "Jag vill ha instrumentinformation, "C" står för orienteringsinformation och "E" för evenemang, betyder missionsaktiviteter, både planerat och oplanerat.
Även om mjukvaran är utvecklad av NASA:s Jet Propulsion Laboratory, ESA driver sin egen SPICE Service på ESAC, och använder den för att planera observationer och analysera data för uppdrag som Mars Express, Venus Express, Rosetta, ExoMars Trace Gas Orbiter och ESA-JAXA BepiColombo to Mercury – inklusive simulering av dess nyligen förbiflygande jord. Detta nya projekt visar att en motsvarande analys kan utföras för äldre uppdrag fortfarande.
ESA SPICE Serviceingenjör Alfredo Escalante López förklarar:"För Apollo 15, dess bana runt månen konstruerades med positioner och hastigheter registrerade i hjälpdata från gammastrålspektrometern, studera månytans sammansättning. Därefter härleddes instrumentens pekande med hjälp av ytterligare attitydinformation från ett annat instrument, röntgenfluorescensspektrometern.
SMART-1 i omloppsbana. Kredit:European Space Agency
"Dessa två instrument monterades tillsammans i Scientific Instrument Module (SIM) av CSM. För att kontrollera noggrannheten i vår rekreation fortsatte vi med att jämföra bilder som samlats in av kartläggningskameran för synligt ljus, även i SIM-kortet med våra artificiellt genererade vyer.
"Samma end-to-end-process tillämpades på SMART-1 orbiter, vilket resulterade i realtidsrendering av månens yta som kunde jämföras med bilderna som togs vid den tiden av Advanced Moon micro-Imager Experiment, AMIE, ombord på rymdfarkosten."
The lunar digital elevation model employed for this project is of the highest possible accuracy, down to a minimum resolution of just 5 m, combining terrain elevation measurements from laser altimeters aboard NASA's Lunar Reconnaissance Orbiter and the Japan Exploration Aerospace Agency's Kaguya with optical views from LRO's Wide and Narrow Angle Cameras.
"Getting to know the moon so well is of much more than simply historical interest, " adds ESA operations scientist Simone Migliari.
"ESA's Pilot navigation system will use feature tracking techniques akin to facial recognition software to guide future missions down to some of the most challenging terrain on the moon. This will start with Russia's Luna-27, headed to the south polar region in 2025, where it will carry an ESA-made payload called Prospect, with a robotic drill to search out lunar water ice and resources."
The team have also visualized key aspects of the missions they're studying in high-precision 3-D scenarios for public consumption, including Apollo 15's lunar orbit, its LM landing and a drive around the landing site on the Lunar Rover.
ESA SPICE Service coordinator Marc Costa Sitjà says:"We aim to provide new ways of displaying and validating scientific measurements, while also offering a new immersive way for the general public to relive the excitement of these legacy missions."
