Свежие комментарии

Открываем Америку

Наткнулся на интересную серию постов со стержневой темой — как бы открыть Америку, никуда не плавая. Вопрос, несомненно, интересный попаданцу — даже если он не захочет доказывать существование Америки в 15 веке(или Австралии в 18) при помощи сложных измерений и вычислений, то уж точно захочет сэкономить на экспедициях при попадании в мир с географией отличной от нашей.

В текстах по ссылке выше предлагается смотреть сейсмологическими станциями эпицентры землетрясений и отфильтровывать подводные землетрясения при помощи детекторов цунами. Метод, несомненно, рабочий, но цена вопроса явно сравнима со стоимостью небольшой кругосветной экспедиции или запуском небольшого спутника.

Попробуем придумать что-нибудь получше. Если бы только на орбите висело большое зеркало, то, вооружившись телескопом, мы смогли бы рассмотреть в нем очертания материков… Зеркала у нас нет, но есть Луна! К сожалению, отполирована она не очень, но однопиксельный сигнал мы получим. Если посмотреть на Луну ночью, то нетрудно заметить любопытный факт — окружность неосвещенной стороны прекрасно просматривается. Но нельзя рассмотреть неосвещенную поверхность на фоне космоса! Что же освещает темную сторону Луны?

Ответ — Земля. Это явление называется пепельным светом Луны — свет, отраженный от Земли, отражается от темной стороны Луны, подсвечивая ее для наблюдателя. На википедии мы можем прочитать: «Наблюдения за пепельным светом Луны позволяют судить об изменении климата Земли. Интенсивность пепельного цвета в некоторой степени зависит от количества облачности на освещённой в данный момент стороне Земли; для европейской части России яркий пепельный свет, отражённый от мощной циклонической деятельности в Атлантике, предсказывает выпадение осадков через 7-10 дней.» То есть пепельный свет явно способен нести полезную информацию о Земле.

Но что же он скажет нам о материках? Океаны отражают в среднем порядка 10% видимого света, суша — 10-25%, облака — 50%, и облака образуются над сушей чаще чем над морем — там больше пыли, которая служит «катализатором» конденсации. Облака добавят шумовой сигнал, но, усреднив несколько наблюдений, мы можем ослабить его влияние. Когда Луна стоит в зените над Америкой/Евразией, пепельный свет должен быть чуть сильнее среднего.

Впервые инструментальные сравнения яркости пепельного света и серпа Луны были произведены в 1850 году французскими астрономами Араго и Ложье. Получить данные о колебаниях интенсивности пепельного света относительно просто: телескоп создает изображение Луны, фильтры яркости понижают интенсивность света светлой стороны пока она не сравняется с интенсивностью темной(ослабление примерно в 24 000 раз). Яркостные фильтры, достаточно хорошие для наблюдения солнечных пятен, изготавливали по крайне мере с начала 17 века, яркость и размеры Луны делают ее самым простым объектом астрономических наблюдений. На 100% обоснование это конечно не тянет, но рискну предположить что попаданец, способный соорудить телескоп собственными руками, справится и с наблюдениями за пепельным светом.

Лет двадцать назад на этом обсуждение было бы окончено, но с тех пор мир немного изменился. Почему бы нам не скачать данные о пепельном свете и не попробовать открыть Америку на кончике курсора Матлаба? 🙂 К сожалению, собственно данных по свету Луны мне найти не удалось, а редиска Enric Palle(у него-то они есть) не ответил на мое письмо, но нашелся код для работы с данными по альбедо Земли, измеренными TOMS Earth Probe и сами данные. Пепельный свет прямо пропорционален свету Земли, так что это то что нам нужно(строго говоря есть вариации, в зависимости от того «моря» или «материки» Луны отражают свет — но поправки на эти вариации достаточно очевидны).

TOMS летал на небольшой высоте, так что дневной набор данных содержит пробелы:

Расчет пепельного света по одиночным файлам дает нестабильные результаты, но из-за пробелов трудно сказать в чем причина — в облачности или в пробелах. Усредняем данные(код не учитывает наклона земной оси — для проверки сойдет) по паре наборов в 18 файлов и получаем…

Ну что ж, Америку мы явно нашли. Только вот Евразию/Африку метод не показывает… 🙂 Проблема в данных или в каких-то особенностях Евразии? Расследование продолжается, stay tuned.

Update. Поскольку проблема, похоже, в основном в пустынях, в первую очередь в Сахаре, давайте посмотрим что дадут данные за июнь/декабрь.

На декабрьских данных(нижний график) уже неплохо видно Тихий океан и Африку/Евразию/Австралию, хотя в целом явно надо думать о том как опознавать пустыни, например смотря на спектр пепельного света.

18 комментариев Открываем Америку

  • kraz

    >>Расследование продолжается

    Вот тут — https://shkrobius.livejournal.com/657679.html?thread=13793295#t13793295 уже обосновали почему Евразию не видно.

    • Ну да, на картинке видно https://bhanderi.dk/research/albedo/figs/mean_epr.jpg что проблема именно в пустынях. Намибия и Австралия тоже выделяются темным, и у Калифорнии что-то виднеется.

      Готов спорить если читать спектральные данные то можно отличить песок от воды. Но это уже скорее всего не попаданческий уровень 🙁

  • dan14444

    Ну положим тут весь метод нифига не попаданческий, исключая попадание не на Землю, с ноутбуком и специальным набором знаний.
    Просто анализ яркости покажет погоду… в буквальном и переносном смысле. См. картинку в статье… оно больше тест Роршаха напоминает, чем нечто пригодное для достоверных выводов.
    Разделить отражение от материка супротив облаков — потребует долгих и печальных наблюдений, и столь же долгого имидж-анализа (отражение от облаков варьируется сильнее чем от суши в диапазоне дни-недели, ну и сезонные колебания снег-гряз-зелень проявятся…

    Спектр — уже лучше, и на фоне всего прочего геморроя — это не усложнение, а упрощение!

    А ещё можно смотреть поляризацию. Рассеивание на микрочастицах облаков проявится в деполяризации (как функция размера), высота отражения — наоборот… в самом первом приближении, ессно.

    В общем, сравнивая тайм-лапс общий, по длинам волн и по поляризации — наверно можно набрать данных для более менее приличного изображения. Но чьёрт, оно попаданцу точно нужно? Я вот не уверен, что со всеми доступными ресурсами здесь и сейчас смогу выцепить это изображение, не то что где-то «на коленке»…

    • // Но чьёрт, оно попаданцу точно нужно?

      Я представляю себе ситуацию вроде Звездных врат — оборудование и средства доставки есть, но денег на спутник/воздушные шары с коротковолновыми передатчиками нет(да и светиться перед аборигенами не охота).

      • dan14444

        Денег на какую-нить хрень вроде беспилотника на СБ для кругосветки или простейшего спутника уйдет сравнимо, а информативность результата — лучше на порядки.

        Вот если надо грубо просканировать втихаря от (более)развитых цивилизаций… и не одну планету, а множество…
        Тады да, скрытно монтируем камеры, через год возвращаемся, снимаем данные (можно удаленно, тогда следы прячем термитом)… и дома в тепле и уюте анализируем.

        • vashu1

          // Денег на какую-нить хрень вроде беспилотника на СБ для кругосветки или простейшего спутника уйдет сравнимо

          Бож ты мой, 24000 раз это 11 звездных величин. Т.е. суммарная светимость темной стороны Луны это порядка 0 — уровень ярчайших звезд. Их спектры снимали еще в 1860х.

          Любительский телескоп и профессиональный спектрометр — копейки, если за 100 тыщ $ перевалит буду сильно удивлен. Самый маленький спутник — порядка десятка миллионов.

          • dan14444

            Да не в камере там деньги, и не в спектрографе-полярографе, и не в компьютере… Там надо обеспечить разработку (!) технологии. Т.е. оплатить работу лаборатории имидж-анализа лет на несколько и оптики на год-два. Собрать данные этой оптикой за несколько лет. Оптимизировать имидж-анализ, а возможно и оптику. Повторить. Выставить камеру в нужном мире, собирать данные ещё год минимум…
            Десятки миллионов выйдут и лет 5-10 времени. А качество всё равно будет херовым.
            В плюсах — скрытность и низкая цена «на одну планету», в минусах — высокая цены разработки (не делал никто в РИ кроме любительщины махровой) и неизбежно отвратительное качество.

            Не, можно и не разрабатывать ничего, собрать по описанной в статье схеме, и через пару лет получить некий набор пятен… только вот не пойму, кому и нахрена этот набор нужен? Ну вот есть пятно, возможно там есть какая-то земля… или нет… а тут нет пятна… тоже может есть земля, а может и нет… И нахера это?…

            Сравниваем спутник — готовое решение, вывози тягач с ракетой и стреляй. Через неделю — пристойные карты большей части планеты.

            Сравниваем БПЛА на СБ — несерйная хрень, но есть прототипы и есть люди, которые это делали. Цена вопроса — тыщ 100, и через месяц — имеем карты, опять таки превосходящие всё доступное через отражение на порядки.

            • // Сравниваем БПЛА на СБ — несерйная хрень, но есть прототипы и есть люди, которые это делали. Цена вопроса — тыщ 100

              хаха

              цена проф дрона — http://robotrends.ru/robopedia/katalog-bespilotnikov-na-solnechnyh-batareyah

              // RQ-20 Puma
              // Шестикилограммовые дроны с размахом крыла 2.8 м несут на борту инфракрасные камеры и системы коммуникации, но главное — они могут оставаться в воздухе 9-12 часов — весьма эффективно, если сравнивать с типовыми аппаратами, время полета которых, в среднем, ограничивается 3 часами. Максимальная скорость — 83 км/ч. Дальность действия — 15 км. Стоимость базовой модели (без батарей) — $250 тысяч. За 2016 года выпущено более 1000 таких БЛА.

              для сравнения характеристики псевдоспутника — вес на два порядка выше, размах крыльев на порядок с лишним
              // Aquila, Ascenta
              // Размах крыльев — 42,7 метров,
              // Вес — не более 453 кг.
              // Псевдоспутник. Теоретически должен оставаться в полете до нескольких месяцев.

              Псевдоспутник это миллионы баксов.

              • dan14444

                Эти 100к я получил в том же стиле, в каком Вы себестоимость проекта лунного зеркала считали. )

                Если задаться целью сделать максимально дёшево, «из говна и палок», то…

                Вариант 1: На СБ, неограниченной дальности
                — Делаем углепластиковый планер, максимальной площади пусть и в некоторый ущерб АК. Длинные узкие крылья для СБ дронов — на мой взгляд изврат и инерция мышления. Пусть 25тыс.
                — Обклеиваем всё что можно СБ, кв. метр пленки весит ~1.8кг, даёт 45Вт при цене $75.
                https://www.ebay.com/itm/Waterproof-Thin-Film-Flexible-Solar-Cell-Panel-Battery-Charger-1-5V-330mA-0-45W-/172175442741?_trksid=p2349526.m4383.l4275.c10#viTabs_0
                — Пусть целевая мощность 5 кВт, нам надо квадратов 200 (считая что работает с 50% эффективностью по углу падения). Цена 15тыс, вес 180кг.
                — Литиевые батареи, драйвер, движок — килограмм 50, 10тыс. зелёных денег.
                — Комп с актуаторами — 10кг и 5тыс.
                — Камеры, передатчик, гироскоп/компас/радиокомпас/солнечное/звездное позиционирование (в любой удобной/дешёвой комбинации)- 20кг, 20 тыс.

                Всего получаем 80тыс затрат и 260кг нагрузки. И планер должен иметь плоскости примерно 20х10м. Часть из них можно просто натянутой пленкой обеспечить, а-ля дельталет… Ага, получаем самолёт Можайского, вид сверху )).
                Стоимость софта и разработки традиционно не учитываем ))).
                Ночь пережидаем над береговым термиком, подрабатывая движком по необходимости.
                Летим до первого шторма…

                Вариант 2: Дирижопель.
                — Надувная хрень из копеечной алюминизированной пленки.
                — Водород. Пополнение — из запаса боргидрида лития, продуваемого влагой из атмосферы.
                — СБ и движок на киловатт.

                Вариант 3: Шаттл-керосинка.
                — Покупаем планер после соревнований самолёто-велосипедистов, фтыкаем туда облегчённый движок от скутера, комп/камеру/навигацию. Остаток веса добиваем бензином. Учитывая мощность движка в сравнении с велосипедистом — литров 200 бензина после минимального усиления планера. А может и без усиления.
                При расходе 1л в час, и скорости ~100км/ч получаем дальность 20тыс км дальности. Половина длины экватора. За копейки (тыщ 20).

                — Если хотим полноценную кругосветку — либо масштабируем устройство, либо подвешиваем его на воздушный шар (см. п2), ждём пока улетит подальше, сбрасываем дрона и пущай возвращается… если при сбросе крылья не отвалятся…

                Надёжность системы соответствует подходу (на коленке, из говна и палок), но вполне есть шансы что в рамках бюджета разок оно слетает и вернётся, если с погодой повезёт и гремлинам взятку дать.

                • Надо продать эти идеи северным корейцам. 🙂

                  Как все эти штучки ориентироваться будут? Астронавигацией только. Так что телескоп в к псевдоспутнику по умолчанию идет в комплекте 🙂

                  • dan14444

                    самоцитата «гироскоп/компас/радиокомпас/солнечное/звездное позиционирование (в любой удобной/дешёвой комбинации)»

                    для звезд телескопа не надо, достаточно вебкмеры… точность нужна «вернуться куда передатчик добьёт», +- сотня км, подозреваю — мобильника с акселерометром хватит…

                    Корейцам не надо, Розов такой херью независимость Микронезии обеспечивал ))

                • KT315

                  NASA Helios, вполне себе высотный дрон на СБ. Высотностью они, как понимаю, рассчитывали обойти грозовые фронты.
                  Во время очередного полёта не успел взлететь достаточно высоко, попал в турбулентность и разбился.

              • dan14444

                Упс, 200м2 пленки = 360кг, двойку потерял. Впрочем, непринципиально.

    • Xey

      Почему же, можно попробовать найти помошника со «спектральным глазом»(а что бывают же левши всякие), и пусть по ночам журнал пишет. Потом проанализировать.

  • https://neo.sci.gsfc.nasa.gov/view.php?datasetId=MCD43C3_E_BSA&date=2017-02-01

    // Deserts also have high albedos.

    // Our planet’s brightest surfaces (highest albedos) are ice caps, glaciers, and snow-covered ground. Deserts also have high albedos. Forests have low albedos, especially boreal forests during summer months.

    ррр

  • KT315

    В 19 году планируют запустить стратосферный беспилотник Одиссей. Тоже, здоровенное прямое крыло с солнечными батареями.

Leave a Reply

You can use these HTML tags

<a href="" title=""> <abbr title=""> <acronym title=""> <b> <blockquote cite=""> <cite> <code> <del datetime=""> <em> <i> <q cite=""> <s> <strike> <strong>