Lunar Orbiter bildåterställningsprojekt

Jorden tagen från Lunar Orbiter 1 1966. Bilden som ursprungligen visades för allmänheten visar omfattande brister och ränder.
Jorden tagen från Lunar Orbiter 1 1966. Den här bilden visar förbättringen i bildkvalitet efter fångst och bearbetning av LOIRP.

Lunar Orbiter Image Recovery Project ( LOIRP ) är ett projekt för att digitalisera de ursprungliga analoga databanden från de fem Lunar Orbiter- rymdfarkosterna som skickades till månen 1966 och 1967; det finansieras av NASA , SkyCorp, SpaceRef Interactive och privatpersoner.

Den första bilden som framgångsrikt återskapades av projektet släpptes i november 2008. Det var det första fotografiet av jorden från månen, taget i augusti 1966. Den 20 februari 2014 tillkännagav projektet att det hade slutfört den primära bandinspelningsdelen av projektet. En bild med medellång upplösning, det mesta av en högupplöst bild och delar av tre andra saknas, uppenbarligen på grund av förseningar när de spelades in. Resten av Lunar Orbiter-bilderna har framgångsrikt återställts och har publicerats i NASA:s Planetary Data System .

Bakgrund

Bilderna som togs av rymdfarkosten Lunar Orbiter användes i första hand för att lokalisera landningsplatser för de bemannade Apollo-uppdragen . När dessa uppdrag väl var över var uppgifterna, på cirka 1 500 band, i stort sett bortglömda eftersom de hade tjänat sitt syfte. Originalbanden arkiverades noggrant i 20 år av regeringen i Maryland. När banden släpptes tillbaka till NASA:s Jet Propulsion Laboratory (JPL) i Pasadena, Kalifornien, 1986, blev beslutet om att skrota banden ansvaret för JPL-arkivarien Nancy Evans. Hon bestämde att banden skulle bevaras. Hon mindes, "Jag kunde inte moraliskt bli av med det här".

Inom några år kunde Nancy Evans och några kollegor starta ett litet projekt med finansiering från NASA. De lyckades hitta fyra sällsynta Ampex FR-900-bandenheter - högt specialiserade enheter som bara hade använts av statliga myndigheter som FAA, USAF och NASA. (FR-900:s transport anpassades från två-tums Quadruplex videobandformat , bara i FR-900:s fall var enheten designad för att spela in en bredbandig analog signal av vilken typ som helst för instrumentering eller andra ändamål, snarare än specifikt en videosignal som i fallet med tvåtums Quad.) Med tiden samlade Evans team också in dokumentation och reservdelar till bandenheterna från olika statliga överskottskällor.

Projektet lyckades få fram den råa analoga datan från banden, men för att generera bilderna upptäckte de att de behövde den specialiserade demoduleringshårdvara som hade använts av Lunar Orbiter-programmet men som inte längre existerade . Medlemmarna i teamet försökte få finansiering från NASA och privata källor för att bygga hårdvaran, men de misslyckades. Så småningom gick både Nancy Evans och Mark Nelson vidare till andra projekt medan bandenheterna satt i Evans garage.

År 2004 forskade Philip Horzempa på Lunar Orbiter-programmet vid NASA History Office i Washington, DC. I dess arkiv råkade han stöta på ett memo från 1996 innehållande ett förslag från Mark Nelson att digitalisera Lunar Orbiter-bilderna, enligt beskrivningen ovan. Efter ungefär ett års letande tog Horzempa kontakt med Mark Nelson. De två bestämde sig för att hitta finansiering och starta om Lunar Orbiter-bandåterställningsarbetet. De tog kontakt med Jen Heldmann från NASAs Ames Research Center .

I början av 2007 kommenterade Horzempa Lunar Orbiter-bandåterställningssatsningen på ett webbforum, NASASpaceflight.com. Som ett resultat kontaktade Dennis Wingo Philip Horzempa via det forumet. Horzempa satte Wingo i kontakt med Nelson och Evans, och de bjöd in Wingo att gå med i laget. Utöver de ovan nämnda bandenheterna hade Nelson kunnat skaffa flera bandhuvuden. Bandenheterna var absolut nödvändiga för alla försök att läsa de ursprungliga Lunar Orbiter-databanden.

Dennis Wingo är VD för flygteknikföretaget SkyCorp och en långvarig anställd inom rymd- och datorteknik. Han visste att han kunde uppbåda de tekniska färdigheterna för att hantera hanteringen av att renovera bandenheterna, han kunde hitta kontakter på NASA, och viktigast av allt, han visste att månen höll på att bli en het egendom igen. Wingo sa, "Jag visste värdet av bandenheterna och banden". En annan grupp tyckte detsamma och skrev, "framtida uppdrag till månen har återupplivat mångemenskapen och förnyat intresse för Lunar Orbiter-data".

En nyare rymdfarkost, Lunar Reconnaissance Orbiter (LRO), gick in i omloppsbana runt månen den 23 juni 2009, och efter testning påbörjade den sitt fotografiska uppdrag den september. Ett av LRO:s primära mål är att fastställa risken för människor som arbetar på månens yta. LRO:n kan skapa bilder av ytan som är jämförbara med de bilder med högsta upplösning som tagits av månen från omloppsbanan under Apollo-eran. De ursprungliga Lunar Orbiter-bilderna var de högsta upplösningsbilderna som någonsin tagits av månen från omloppsbana innan LRO:s fotografering. Digitaliserade Lunar Orbiter-bilder skulle vara ovärderliga för forskare som studerar förändringar i månens yta.

Expertis och faciliteter

Främre halvan av LOIRP:s anläggningar

I februari 2007 besökte Wingo de fyra Ampex FR-900-bandenheterna för första gången i Evans garage. Varje enhet var cirka 6 fot (1,8 m) hög, 3 fot (0,9 m) bred, lika djup som ett kylskåp och vägde cirka 600 pund (270 kg). Dessa var alla belagda med tjocka lager av damm och spindelväv. De förvarades med en palett med manualer och scheman för bandenheterna, tillsammans med papperskopior av data relaterade till månbilderna. Under tiden förvarades banden säkert i ett klimatkontrollerat lager. Det fanns cirka 1 500 band, alla packade i lådor, staplade fyra djupt på pallar och krymplindade.

Wingo och Keith Cowing, en före detta NASA-anställd respektive president för SpaceRef Interactive, fungerade nu som medledare för Lunar Orbiter Image Recovery Project (LOIRP). Både Cowing och Wingo gav de medel som krävdes för att få igång projektet. De ägnade ungefär ett år åt att leta efter mer finansiering, faciliteter, dokumentation och expertis. Pete Worden , chef för NASA:s Ames Research Center , gick med på att lagra bandenheterna och banden i oanvänt lagerutrymme tills finansiering och faciliteter kunde hittas för att påbörja restaureringsprojektet.

I april 2007 släppte Jet Propulsion Laboratory banden till Ames Research Centers förvar. Evans överförde också ägandet av FR-900-dreven till Wingo och Cowing. Wingo och Cowing hyrde två transferbilar, lastade bandenheter och dokumentation i en lastbil och lastade pallarna med analoga databand i den andra lastbilen. Cowing och Wingo körde sedan lastbilarna upp till Mountain View, Kalifornien , från Burbank . Enheterna och banden låg sedan i lager ungefär nästa år då finansiering för projektet söktes.

Eftersom teamet krävde en anläggning med ordentlig uppvärmning och kylning, och ett handfat, minskades tillgängliga lediga byggnader utanför porten till Ames Research Center till två: en frisersalong och en McDonald's-restaurang som hade stängt veckor innan. Frisersalongen var relativt liten, så arbetet där hade krävt att banden förvarades på ett separat lager. Å andra sidan var den tidigare McDonald's mycket större, hade bra belysning, tillräcklig ström, luftkonditionering och parkering. Byggnaden visade sig behöva vissa förbättringar i de elektriska ledningarna. I juli 2008 hade laget flyttat in i den tidigare McDonald's (byggnad 596), nu kallad "McMoon's".

Wingo och Cowing hittade snabbt mer expertis hos Ken Zin, en veteran från den amerikanska armén som hade lång erfarenhet av att arbeta med analoga tejpmaskiner, inklusive FR-900-serien. Av en slump arbetade Zins bror på NASA Ames Research Center och det är via denna slump som Wingo och Cowing till en början kom i kontakt med Zin. Med hjälp av Ken Davidian vid NASA:s högkvarter fann man finansiering 2008 för ett pilotprojekt för att visa att enheterna kunde repareras och att bilder kunde återställas från originalbanden. Den första uppgiften var att metodiskt demontera och rengöra bandenheterna. Samtidigt började Zin testa bandenheternas system och göra listor över enheter att byta ut och renovera. Delar till enheterna köptes på eBay, elektroniska reservdelar online och andra ställen.

Ledning och rekrytering av allierade

Wingo och Cowing kastade sig in i ledningen av projektet: beställde delar, hanterade medel, letade efter utrustning på överskottsvarv, undersökte renoveringsföretag och rekryterade allierade till projektet. Han började skicka ut ett nyhetsbrev via e-post, ett som senare omvandlades till en blogg, MoonViews.com, och publicerade bilder på projektets Facebook-sida. Studentpraktikanter från det närliggande San Jose State University rekryterades, och teamet bad om hjälp från pensionerade anställda på Ampex och från bloggskribenter med publik som kanske kunde hjälpa. Varje dag verkade det vara en ny besökare till McMoon's, som Dr. Lisa Gaddis från USGS- projektet för att digitalisera Lunar Orbiter-filmerna, och Charlie Byrne, som skrev PM och rekommenderade att Lunar Orbiter-data skulle lagras på magnetband. Projektet rapporterades i Los Angeles Times , Computerworld , National Geographic , Associated Press , American Libraries , de lokala nyheterna och många bloggar.

Inkluderat i varje nyhet var budskapet att bilderna är en viktig del av historien, men mer än detta, att de innehåller vetenskapliga data om en tid, plats och kvalitet som inte har upprepats. Det här är bilder som kan hjälpa till i den aktuella forskningen om månen och jordens klimat. Det kan till och med finnas annan förlorad data från samma era inspelad med samma bandenheter som kan dra nytta av LOIRP-teamets ansträngningar.

Media och metadata

Staplar med 70 mm tejprullar inuti McMoon's

Kort efter att ha flyttat in på McMoon's rekryterades en grupp studenter från NASA Astrobiology Academy för att ta bort alla band från lådorna och ställa i ordning banden. Varje band tar ungefär en timme att köra på bandenheten och rymmer en högupplöst bild och en medelupplöst bild. När de arkiverades i början av 1970-talet var varje rulle med tejp märkt, förpackad i en genomskinlig plastpåse och innesluten i en mu-metallplåt och förseglad med gul plasttejp. Ytterligare etiketter har placerats på utsidan av tejpbehållaren. Varje band är märkt med en kod som vanligtvis består av två bokstäver och två siffror, till exempel: MT_19, WT_45 och GT_46. En av Astrobiology Academy-studenterna insåg att den första bokstaven angav vilken markstation som spelade in data på bandet i den behållaren: "M" indikerar att bandet spelades in i Madrid, Spanien ; "W" indikerar att bandet spelades in i Woomera, Australien ; och "G" indikerar att bandet spelades in i Goldstone, Kalifornien . Denna gissning bekräftades när teamet lyssnade på ljudspåret i början av några av banden, där operatören av markstationen reciterar information om bandet och inspelningen. På band märkta med ett "M" har operatören en distinkt spansk accent. På band märkta med ett "W" har operatören en distinkt australisk accent. På band märkta med ett "G" talar operatören med amerikansk accent. Ibland fångar ljudspår en operatör vid en spårningsstation som pratar med en operatör på en annan spårningsstation. Varje bands öppningsljud inkluderar datumet då bandet spelades in i både lokal och universell tid.

Det finns många andra förvirrande problem med banden. Varje band är tänkt att innehålla ett helt par bilder, men vissa innehåller bara några minuters ljudsignal, och vissa innehåller samma lilla del av en bild, om och om igen. I de tidiga stadierna av projektet ville teamet rädda bilder som har störst värde och inverkan, men de fann att det var mycket tidskrävande att hitta bilder på denna oordnade samling av band. [ citat behövs ]

Hårdvara och finansiering

En av FR-900 bandenheter

I ett färdigt och fungerande magnetbanddrivningssystem anbringar banddrivningshuvudena ett mycket specifikt magnetfält på bandet; bandet inducerar sedan en förändring i elektrisk ström, som fångas upp. Data från Lunar Orbiter-banden körs sedan genom en demodulator och genom en analog-till-digital-omvandlare så att den kan matas in i en dator för digital bearbetning. Varje bild är uppdelad i remsor på tejpen, så datorn används för att föra samman remsorna för att skapa en hel bild. Innan ens påbörjade projektet utvärderade teamet riskerna och fastställde att det fanns två: en var att banden hade försämrats till den grad att de inte kunde läsas; det andra var att bandenheterna inte skulle kunna läsa banden. Projektets milstolpar utvecklades för att testa dessa risker så snart som möjligt med minsta möjliga summa pengar. [ citat behövs ]

När projektet väl startade på allvar i juli 2008 kom resultaten snabbt. På bara ett par veckor hade den första bandenheten satts igång, även om det stod klart att många delar fortfarande behövde bytas ut. Ytterligare en veckas rengöring och testning avslöjade att det bland de fyra enheterna och partierna med reservdelar fanns tillräckligt med bra strömförsörjning för att köra en av bandenheterna, och det fanns minst ett arbetshuvud för enheten. Huvudet är mekanismen som berör bandet och läser och skriver data, så det är helt avgörande; i fallet med Ampex FR-900 bandenheter tillverkades inte huvudena efter 1974, kan inte bytas ut och kan bara renoveras till stora kostnader av ett enda litet företag.

Efter ytterligare en månad med reparation och utbyte av delar, testning och trimning av mekanismer fick projektet det första solida resultatet att banden var bra. Varje band börjar med ett kort ljudklipp i standardformat av operatören, och bandenheterna kunde läsa ljudsignalen. ( Hör ett exempel på ljudet. ) Detta använder inte videohuvudena som behövs för att läsa Lunar Orbiter-data från bandet, men detta visade att banden inte hade försämrats och att många av bandenhetens undersystem var i gott skick.

Dokumentationen för bandenheterna var väsentligen ofullständig, vilket hindrade teamet från att förstå det rätta sättet att reparera, underhålla och använda bandenheterna. Sökandet efter dokumentation har varit omfattande och vanligtvis en besvikelse, eftersom det ofta visar sig att pensionerade eller äldre ingenjörer nyligen har städat i sina garage. Dennis Wingo skrev på en blogg och sa: "Jag kan inte berätta hur många gånger vi har hört liknande historier om nyligen slängda manualer under de senaste sex månaderna". I precis rätt ögonblick hörde teamet av en vän till en vän att en moderladd av underhållsdokumentation lagrad på bländarkort (mikrofilm inbäddad i datorhålkort) hade sparats av den pensionerade chefen för Ampex fältteknik. Denna dokumentation skulle göra det möjligt för teamet att förstå de korrekta procedurerna för att reparera bandenheterna och justera mekaniken.

Vid denna tidpunkt i restaureringen hade demoduleringen av banden blivit det största problemet. Teamet var inte säkra på om demoduleringskortet som följde med systemet var det korrekta, om de behövde en annan eller om de behövde den här och en annan. Samtidigt upptäckte de ett band, som från ljudklippet i början lät som om det innehöll en demodulerad inspelning av en av bilderna. Detta var ett lyckligt avbrott, eftersom det innebar att en demodulator inte skulle behövas för att generera bilder från detta band. Om teamet kunde rädda den här bilden, skulle projektet bevisa "att enheten kan renoveras till en tillförlitlig uppspelning av ett band". Arbetet fortsatte och teamet myntade termen "technoarchaeology" för att beskriva processen att undersöka vilket band som innehöll vilken bild.

Direkt jämförelse av originalfotot med den återställda versionen

Inlägg på bloggen fortsatte, men med lite substans tills plötsligt NASA tillkännagav en presskonferens. [ citat behövs ] Den 13 november 2008 höll NASA en presskonferens och meddelade att de släppte den första bilden som hade återställts: en slående bild, tagen den 23 augusti 1966, av jorden som den sågs, för allra första gången , från månen. Detta var en stor milstolpe som visade att både banden och bandenheterna var bra. Preliminär analys visade att bilden hade "fyra gånger det dynamiska omfånget av ... [original] filmbilden och upp till två gånger den ultimata upplösningen". NASA Exploration Systems Mission Directorate (ESMD) hade sponsrat laget hittills med ett litet anslag på $100 000. Med dessa resultat släpptes mer pengar – ytterligare $150 000 för att slutföra en större restaurering av enheterna och för att skapa den demoduleringshårdvara som behövs för de andra banden. Gregory Schmidt, biträdande chef för NASA Lunar Science Institute i Ames sa: "Nu när vi har visat möjligheten att hämta bilder är vårt mål att slutföra restaureringen av bandenheterna och gå mot att hämta alla bilder på de återstående banden ".

Inom en månad kom nästa finansieringsrunda och restaureringen började på allvar. Huvuden, kapstan och rotormotorerna restaurerades av två olika företag. Ny dokumentation om demoduleringen upptäcktes och teamet började bygga en bräda för hand. Anpassade bälten tillverkades för att ersätta de gamla. Programvara skrevs för att bearbeta de digitala bilderna. Den största utgiften var huvudena, som kostade cirka 8 000 dollar styck att renovera. [ citat behövs ]

Den 21 mars 2009 meddelade teamet att de hade räddat en odemodulerad bild från ett av banden, med hjälp av det nyligen fulländade demoduleringssystemet. Bilden, av kratern Copernicus, är från rymdfarkosten Lunar Orbiter 2 tagen den 24 november 1966. NASA-forskaren Martin Swetnick citerades i en Time Magazine från 1966 och kallade denna bild "en av århundradets stora bilder".

I april hade teamet digitaliserat 30 bilder. Ett par månader senare avslöjade en artikel i Computerworld att projektet hade ett nytt anslag på $600 000 och hade förhoppningar om att fullständigt digitalisera alla bilder i februari 2010. Det mesta av den nya finansieringen kom från NASA, men cirka 10% kom från andra givare . Denna nya finansiering gjorde det möjligt för teamet att återställa en andra bandenhet till full drift i november 2009, vilket gjorde processen att återställa bilderna så mycket snabbare.

Ampex FR-900-huvudena renoverades av Videomagnetics i Colorado Springs, Colorado, det enda företaget i världen som fortfarande renoverade Ampex- och RCA Quadruplex-videohuvuden.

Framtida bevarande

I april 2017 hade alla bilder levererats till NASA Planetary Data System (PDS), ett digitalt arkiv för NASA-uppdrag och markstödsdata. Peer review av LOIRP PDS-inlämning började i maj 2017. LOIRP Online Data Volumes publicerades för allmänhetens tillgång av NASA vid PDS Cartography and Imaging Sciences Node den 31 januari 2018.

Se även

Vidare läsning

Publikationer
Nyheter

externa länkar

  • Officiell hemsida
  • McMoon's vid Ames Research Center: Koordinater :
Hämtad från " https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Lunar_Orbiter_Image_Recovery_Project&oldid=1120449474 "