Norsk 3D-kamera sikter mot Mars-oppdrag

– Vi forstod tidlig at dette kameraet hadde 3D-egenskaper langt over det vi forventet. Derfor satset vi mye på å utvikle denne egenskapen. Det førte til at vi fikk være med på European Space Agency-prosjektet, sier Karl Henrik Haugholt som synes det er svært spennende at kameraet vil kunne ta del i et Mars-oppdrag. Som seniorforsker i SINTEF Digital har han utviklet teknologien som inngår i det EU-finansierte prosjektet.

Radaren til en flaggermus

Kameraet som trekkes fram som en innovativ suksess av EU, bærer navnet Utofia (Underwater Time of Flight Image Acquisition) og vil få en kommersiell lansering neste år. Med avansert teknologi produserer undervannskameraet 3D-bilder av høy kvalitet, og derfor kan det brukes i operasjoner uavhengig av optimale lysforhold.

I lang tid har romsonder blitt sendt til Mars for at menneskeheten skal få en forståelse av planeten. Det neste steget har vært å analysere prøver av steiner og støv. Siden romsondene ikke har kapasitet til å frakte med seg avanserte laboratorier, må prøvene i stedet fraktes til jorden.

Det er i selve jakten på prøvene at SINTEFs 3D-kamera vil kunne bistå.

Slik ser det avanserte 3D-kameraet ut på innsiden. Foto: SINTEF VIS MER

– Kameraet bruker det samme prinsippet som en flaggermus bruker for å finne insekter i lufta. Flaggermusen sender ut lydpulser og måler den tiden det tar fra den roper til ekkoet kommer tilbake. Jo lengre tid det tar før ekkoet høres, desto lengre unna er byttet. På samme måte sender kameraet ut lyspulser og måler tiden det tar før de kommer i retur, sier Jens T. Thielemann i SINTEF Digital, seniorforsker og prosjektleder for Utofia.

Det er nettopp denne evnen til å måle avstand som resulterte i interessen fra European Space Agency (ESA). Nå blir Utofia-kameraet tatt ut av vannet og testet sammen med andre potensielle teknologier for å se om det er anvendbart for et nytt romoppdrag.

Ut i verdensrommet

– Å hente prøver fra Mars har aldri blitt gjort før og er veldig avansert, så ESA og NASA kan ikke garantere at det vil fungere. Men de jobber med å finne en løsning, og SINTEFs teknologi ser ut til å være den mest treffsikre til oppdraget. Og så er det veldig positivt å kunne få med en norsk aktør på et så spennende fagområde. ESA ser generelt på SINTEF som en veldig ettertraktet partner, sier Marianne Vinje Tantillo. Hun er fagsjef for bemannet romfart og utforskning i Norsk Romsenter, som jobber med ESA om Mars-utforskningen.

Det utenomjordiske oppdraget har flere vitenskapelige mål, men som vanlig er vi mennesker mest nysgjerrige på om det noensinne har vært liv på naboplaneten vår. I tillegg vil prosjektet forhåpentligvis gi oss mer kunnskap om de historiske klimaendringene på Mars, samt forberede oss på menneskelig utforskning av planeten.

En interplanetarisk skattejakt

Jakten på Mars-prøvene kommer til å bli en slags interplanetarisk skattejakt. Prøvene skal samples inn av NASA-fartøyet Mars-2020, som etter planen skal skytes opp allerede neste sommer. Etter at prøvene blir samlet inn fra ulike områder på Mars og forseglet vil de bli satt i en basketball-liknende beholder som skal skytes ut i bane rundt planeten. Her blir det romfartøyet Earth Return Orbiters (ERO) oppgave å finne prøvene i beholderen og frakte dem tilbake til jorden.

Kameraets oppgave i denne skattejakten blir å lokalisere ballen og spore farten for å kunne vedlikeholde en stabil bane. Dette er for at romfartøyet skal kunne nå opp til ballen med prøvene, plukke den opp og ta den med tilbake til Jorden.

– Dette er et utfordrende prosjekt blant annet fordi ballen må bli oppdaget tidlig og farten må kunne estimeres. Selv om det vil være mulig å se ballen helt opp til en tre kilometers avstand, vil det være vanskeligere å finne den riktige farten, sier Haugholt.

Keeperjobbing i space

3D-kameraet skal festet til romfartøyet Earth Return Orbiter, og kameraets funksjon med å oppdage ballen og nå opp til den kan sammenliknes med å ta imot en fotball.

– Når vi mennesker skal ta imot en ball, bruker vi begge øynene samtidig for å finne ut hvor langt unna ballen er og hvor fort den beveger seg mot oss. To øyne gjør at vi kan detektere og følge ballen i 3D. Hvis vi lukker det ene øyet blir det mye vanskeligere – vi må jobbe i 2D. Sånn er det for kameraer også. Vanlige kameraer gir bare en 2D-posisjon, mens Utofia kan gi en 3D-posisjon til ballen, noe som gjør jobben mye enklere. Man kan kalle det keeperjobbing i space, sier Thielemann.

Før kameraet kan tas i bruk i verdensrommet måtte det bli mindre, mer robust og redusere strømforbruket. De første eksperimentene for å muliggjøre denne videreutviklingen av Utofia har blitt utført og prosjektet skal avsluttes innen utgangen av 2020.

– Vi er veldig opptatt av synergieffekten som denne teknologien har med tanke på at den er brukbar både på Jorden og i verdensrommet. Utviklingen på det ene området drar utviklingen på det andre og dermed får vi en prosess som er i stadig fremgang. Denne teknologien er rett og slett veldig allsidig brukbar, sier Tantillo.

Droner og selvkjørende biler

3D-kameraet har mange fordeler som gjør at det kan brukes til mye forskjellig her på Jorden. Fordi det kan måle avstanden til og formen på gjenstander kan det brukes til alt fra selvkjørende biler og roboter til måling av biomasse.

– Kameraet gjør det mulig å måle mengden av trær eller størrelsen på avlinger. Hvis bilder blir tatt ovenfra, vil det for eksempel være mulig å måle hvor høyt et tre er bare ved å se trekronen. Det samme gjelder avlinger. På denne måten kan man finne ut akkurat hvor mye skog som faktisk fins i et område eller hvor fort kornet gror. Dette er jo svært nyttig teknologi som, i dette tilfellet, vil fortelle bonden om tilvekst og biomasse, sier Thielemann.

Samtidig er kameraet kompakt slik at det kan enkelt tas med overalt.

– Du trenger bare en drone med grei kvalitet og så kan du styre kameraet, sier Thielemann.