VRVis: Visuelle Analyse der Ablenkung eines Asteroiden.

HERA

Statistisch gesehen schlagen große Asteroiden alle 10.000 bis 100.000 Jahre auf der Erde ein. Kleinere Himmelskörper treffen sogar häufiger die Erde. Die HERA-Mission ist Teil der gemeinsamen ESA-NASA AIDA-Mission (Asteroid Impact & Deflection Assessment), dessen Fokus auf der Asteroidenabwehr liegt. Einerseits soll eine Bedrohungsanalyse erstellt werden sowie Techniken und Technologien für den Ernstfall getestet werden, wie größere Asteroiden, die der Erde nahekommen, abgelenkt oder aus ihrer Umlaufbahn gekippt werden können.

In einer Software-Oberfläche sind zwei Weltraumkörper zu sehen: der größere im Fokus hat eine mondähnliche Textur, der kleinere ist rechts unten im Bild. — Rekonstruktionen vom binären Asteroidensystems Didymos in PRo3D: zu sehen sind Didymain und Didymos. Da noch keine echten Daten vorliegen, wurden die Texturen von Didymain temporär mit einer Mond-Textur modelliert.

Die HERA-Mission der ESA wird den erdnahen Doppelasteroid Didymos (bestehend aus Didymain und Didymoon) im Jahr 2026 besuchen, um die Auswirkungen eines Impaktors zu untersuchen, der zuvor von der NASA geschickt wird, um 2022 mit dem kleineren Asteroiden Didymoon zu kollidieren (DART-Mission). Dieses Experiment wird zeigen, ob ein Asteroid von einem Impaktor abgelenkt werden kann, um so die Erde vor einem Einschlag zu schützen. Hierfür stellt VRVis Werkzeuge für eine visuelle Analyse der Effekte im PRo3D-Viewer für planetare Wissenschaften zur Verfügung. Basierend auf Rekonstruktionen von JOANNEUM Research des Didymos-Systems wird PRo3D zur Untersuchung des Kraters der Einschlagstelle verwendet. Diverse zusätzliche Messungen der HERA-Sonde sind als Layer der 3D-GIS-Funktionalität eingebettet. Darüber hinaus generiert VRVis mit seinem hoch-performanten Punktwolken-Renderer Aardvark Animationen von Einschlagsimulationen der Universität Wien, die für Planungs- und Kommunikationszwecke eingesetzt werden.

Videobeschreibung: Visuelle Analyse für die HERA-Planetenabwehrmission

Unsere Partner von Joanneum Research werden die von HERA aufgenommenen Bilder nutzen, um eine 3D-Rekonstruktion des Didymos-Systems zu erstellen. Zur Vorbereitung wird zunächst anhand eines vorläufigen Modells des Didymos-Systems untersucht, wie gut die Rekonstruktion für verschiedene simulierte Flugbahnen der Raumsonde funktioniert. Um die Bilder zu simulieren, die das HERA-Raumschiff aufnehmen würde, verwenden sie PRo3D, einen speziellen Open-Source-Viewer für die Weltraumforschung, der von VRVis entwickelt wurde. Aus den simulierten Bildern erstellen sie 3D-Modelle, die sie mit den Originalen vergleichen. Zu diesem Zweck haben die Forscherinnen und Forscher des VRVis einige Vergleichswerkzeuge in PRo3D implementiert.
Beim Laden der beiden Modelle werden diese übereinandergelegt. Nun kann ihre Sichtbarkeit umgeschalten werden, um jeweils nur eines von ihnen zu sehen. Neben allgemeinen Parametern wie Größe und Drehung können auch ausgewählte Bereiche beider Modelle verglichen werden. Es wird ein Bereich ausgewählt, indem man auf die Modelle klickt. Die Größe kann mit der Tastatur geändert werden. Sobald die Fläche gewählt ist, können die lokalen Abstände zwischen den Oberflächen berechnet werden.

Jede farbige Kugel steht für einen Punkt, an dem der Abstand zwischen den beiden Flächen gemessen wurde. In der Legende auf der linken Seite ist zu sehen, dass kleine Entfernungen in grün und große Entfernungen in rot dargestellt sind. Die Kamera kann näher heranbeweget und die Sichtbarkeit der Modelle ein- oder ausgeschalten werden, um weitere Untersuchungen durchzuführen. Die Userin oder der User kann auswählen, welche Eckpunkte des Modells als Standorte für die Berechnung von Entfernungen verwendet werden, sodass effektiv zwischen einer höheren und einer niedrigeren Auflösung der Messungen gewählt werden kann. Da es keine hochauflösenden Bilder des Didymos-Systems gibt, hilft dieser Simulations- und Messansatz bei der Vorhersage der zu erwartenden Genauigkeit der 3D-Rekonstruktion und unterstützt die Auswahl der optimalen Bildaufnahmebedingungen während der Mission.

Im Rahmen des PROVEX-Projekts entwickeln JOANNEUM Research und VRVis ein auf Provenienz bedachtes Workflow-Management-Tool für heterogene Daten für den Einsatz in der ESA-Mission HERA.

WIBSTAC befasst sich mit der Nutzung von 3D-Stereo-Rekonstruktionen mit großem Durchmesser für die Kartierung der Marsoberfläche über mittlere und große Entfernungen basierend auf Bildern der Rover-Panoramakameras.

Mars-DL - Simulation von Trainingsdaten für Deep Learning

Im Projekt "Mars-DL" wird erforscht, wie ein Deep Learning-System durch Objekt- und Mustererkennung die Arbeit von Planetenforscherinnen und -forschern unterstützen kann. VRVis hat für dieses Projekt die Funktionalität von PRo3D erweitert, um Shatter Cone-Trainingsbilder automatisch zu rendern.