火星探査車の最後の画像の一部が白黒である悲しい理由

今年初め、火星探査機オポチュニティが正式に任務を終えたことがわかりました。この探査機は、隣の惑星に滞在中に、マラソンの距離以上を移動し、当初のミッションの目的をはるかに超えました。探査中、オポチュニティは火星の素晴らしい画像を送信し、有用な科学的データを提供しただけでなく、惑星の地形の壮大さに驚嘆する機会も提供しました。

最終的に撮影された画像は、29 日間かけて撮影された巨大なパノラマです。探査車が現在停泊しているパーサヴィアランス渓谷の景色が写っています。パノラマ画像自体には、ソフトウェアを使用して「つなぎ合わせ」られた 354 枚の個別の写真の画像データが含まれています。

最後の写真をよく見ると、左下の小さな部分がまだ白黒で、残りはカラーであることに気がつくでしょう。これは芸術的な選択ではなく、むしろ驚くほど悲しい説明を伴う技術的な詳細です。オポチュニティは、その部分をカラーで埋めるために必要な最後の写真を撮影しましたが、それを送信する機会がありませんでした。

探査機のパノラマカメラ（パンカムと呼ばれる）に搭載された電荷結合素子カメラセンサーは、白黒画像のみを撮影します。約 1 フィート離して設置された 2 台のカメラは、探査機の移動距離を計算し、視野内の物体を正確に特定して、ロボット アームを正確に配置するのに役立ちました。

Pancam ペイロード エレメント リーダーでアリゾナ州立大学教授のジム ベル氏によると、色はカメラ レンズの前で回転するフィルター ホイールから得られるとのことです。フィルターが取り付けられると、センサーは特定の波長の光に限定された画像を撮影します。各ホイールには合計 8 つのカラー フィルターがありますが、そのうち 1 つは太陽の写真を撮るための専用フィルターであるため、取り込む光の量が大幅に削減されます。

それでは、なぜオポチュニティの最後のパノラマの一部がモノクロなのでしょう。探査機はカラー情報を提供するために必要な画像を撮影しましたが、最終的に探査機のミッションを終わらせる運命の嵐が来る前に、それらを地球に送り返すのに必要な帯域幅がありませんでした。画像のカラーバージョンは、753 ナノメートル (近赤外線)、535 ナノメートル (緑)、432 ナノメートル (青) の波長を中心とした 3 つのフィルターを通して撮影した画像を組み合わせています。これは、通常のデジタル カメラで見られるものと似ています。

残念ながら、パノラマの最後の色彩を捉えるのに必要な最後のフレームは地球に戻ってくることはありませんでした。

この写真撮影方法は複雑に聞こえますが、実はこのプロセスは、最近のデジタルカメラのほとんどすべてと非常によく似ています。たとえば、スマートフォンのカメラ内部のセンサー上の各ピクセルは、赤、緑、青のいずれかのフィルターの後ろにあります。これらのフィルターは、通常ベイヤーパターンと呼ばれるパターンで配置されています。写真を撮ると、カメラは各画像がどれだけの光を受けたか、どの色のフィルターを通過したかを認識し、その情報を使用して画像を「デベイヤー」して色を与えます。Pancam は、1 つのセンサー上のピクセルを使用するのではなく、異なる波長の光を表す複数の写真を撮影し、後で同様の方法でそれらを組み合わせます。

しかし、デジタルカメラとは異なり、パンカムは記録したい波長を超える波長を捉えます。ベル氏によると、カメラはスペクトルの赤と青の両端までさらに進んで、人間の視覚の範囲外にある紫外線と赤外線にアクセスします。

画像は素晴らしく、そして少し悲しいが、パンカムが実際に成し遂げたことに対する本当に素晴らしい賛辞である。カメラの解像度はたった 1 メガピクセルだが、ベル氏が言うように、このデバイスは 1999 年と 2000 年に設計されたもので、当時は「メガピクセルが意味を持っていた」のだ。