IMMAGINI RADAR AL RITOCCO

Nuovo look per Titano

E' stato sviluppato un nuovo algoritmo per ridurre le interferenze elettroniche nelle foto realizzate dal Synthetic Aperture Radar. La tecnica si chiama despeckling e arriva dopo 10 anni dall'arrivo della sonda Cassini nell'orbita di Satruno. Finalmente le immagini saranno più nitide e fruibili

In questa immagine comparata potete vedere Titano: a sinistra l'immagine è stata ottenuta con il Synthetic Aperture Radar (SAR) a bordo di Cassini e a destra è stata utilizzata una nuova tecnica per ridurre interferenze elettroniche. La foto di destra, infatti, appare più chiara e nitida. Crediti: NASA/JPL-Caltech/ASI

In questa immagine comparata potete vedere Titano, la luna di Saturno: l’immagine è stata ottenuta con il Synthetic Aperture Radar (SAR) a bordo di Cassini, ma a destra è stata utilizzata una nuova tecnica per ridurre interferenze elettroniche (la foto è più nitida e chiara). Crediti: NASA/JPL-Caltech/ASI

Quando una sonda viene lanciata in orbita le incognite sono molte: arriverà mai a destinazione? E se arriva all’obiettivo, riuscirà a rimanere in orbita abbastanza a lungo per catturare e analizzare dati? Come arriveranno questi dati sulla Terra è un’altra incognita, perché spesso sono inutilizzabili o altre volte non arrivano affatto. Poi ci sono missioni che durano più del previsto o che riescono ottenere immagini e analizzare dati che inizialmente sembravano impossibili. Questo perché molto spesso le missioni vengono ideate, progettate e realizzate nel corso di dieci o venti anni.

Come è accaduto nel caso della sonda Cassini, che è in orbita attorno a Saturno da 10 anni, dopo che la missione è stata estesa per ben due volte (nel 2008 e nel 2010) e si pensa di portarla avanti almeno fino al 2017. Di Cassini si è cominciato a parlar già nel 1982, anche se la progettazione vera e propria è iniziata solo negli anni ’90. In ben 10 anni di scoperte la sonda, nata dal lavoro congiunto di NASA/ESA/ASI, ha osservato e scrutato in ogni dettaglio anche una delle lune più famose del sesto pianeta del Sistema solare, Titano. In tutti questi anni, però, il modo di guardare a Titano è cambiato, o almeno sono cambiate le tecniche per analizzare i dati e le immagini che di volta in volta sono state inviate a Terra. L’italiano Synthetic Aperture Radar (SAR) montato a bordo di Cassini ha mappato nel corso del tempo la superficie del satellite naturale più grande del sistema di lune di Satruno, tracciato e rivelato vaste distese di dune di sabbia e “tuffato” nei mari di idrocarburi. Ma a volte le immagini che ci sono arrivate non erano molto nitide, nonostante la loro bellezza.

Grazie a una tecnica recentemente sviluppata per la gestione del rumore di fondo e delle interferenze elettroniche nelle immagini radar di Cassini, Titano ha assunto un look nuovo di zecca. La tecnica, che i suoi sviluppatori chiamano “despeckling” (cioè smacchiatura) produce delle immagini della superficie di Titano che sono molto più chiare, nitide e facili da guardare rispetto a ciò che in questi anni gli scienziati e il pubblico hanno guardato. Di certo 10 o 20 anni fa, i ricercatori non avrebbero mai immaginato che un giorno le immagini di Titano sarebbero mai state così nitide.

Di solito, le immagini radar di Cassini hanno un aspetto granuloso (per non dire fastidioso), che crea quello che in gergo viene chiamato “rumore”, un’interferenza che rende difficile l’interpretazione delle caratteristiche più piccole o l’identificazione dei particolari cambiamenti in foto scattate nel corso del tempo. La nuova tecnica sviluppata da Antoine Lucas (che lavora alla divisione astrofisica del Commissariato per l’energia atomica in Francia) si basa essenzialmente su un algoritmo per modificare questo rumore e rendere le immagini più fruibili. In pratica un modello matematico di “de-noising” o di soppressione del rumore.

“Ripulire” le immagini radar di Cassini ha una varietà di benefici scientifici, perché si potranno produrre mappe 3D (Digital Elevation Model, DEM) della superficie di Titano con un notevole miglioramento nella qualità. Con una visione più chiara di canali fluviali, delle coste lacustri e delle dune, i ricercatori saranno in grado di eseguire analisi più precise dei processi che modellano la luna di Saturno. Per non parlare poi del fatto che lo stesso rumore, la stessa interferenza, se analizzata separatamente, può contenere informazioni sulle proprietà della superficie e di sottosuolo.

Crediti: NASA/JPL-Caltech/ASI

Crediti: NASA/JPL-Caltech/ASI

In questo montaggio si può vedere come le immagini siano cambiate con la nuova tecnica di Lucas. Nella fila in alto sono state inserite le foto scattate dal SAR; nella fila in basso, invece, ci sono le immagini processate con la nuova tecnica di de-noising. Le tre coppie a sinistra ritraggono il Ligeia Mare, mentre nella coppia di foto a destra si vedono una serie di vallate e Jingpo Lacus. Ogni immagine rappresenta un’area larga nella realtà 112 chilometri.

«E’ una tecnica incredibile e Antoine ha fatto un gran lavoro nel dimostrare che è affidabile», ha detto Randy Kirk, membro del team che si occupa del radar di Cassini presso il Geologic Survey a Flagstaff (Stati Uniti). Kirk ha anche spiegato che i ricercatori stanno selezionando le immagini più importanti e con una più alta priorità su cui applicare la nuova tecnica e chissà se in futuro questo algoritmo non possa essere utilizzato anche per altre missioni. Magari fra qualche anno ne verrà sviluppato uno più avanzato e preciso. Questo è il bello della scienza e della tecnologia.

Per saperne di più:

I risultati dello studio sono stati pubblicati su Journal of Geophysical Research: “Insights into Titan’s geology and hydrology based on enhanced image processing of Cassini RADAR data“, di Antoine Lucas et al.