Entrevista a Pablo Gutierrez Marqués: La cámara de la sonda Dawn

Cuando hablamos de cámaras de fotos para naves espaciales damos por supuesto que no son como las usamos en la Tierra, pero, ¿En que se parecen y en que se diferencian? Esto es lo que Gutierrez Marqués nos explica en esta segunda entrega de la entrevista, donde nos hablará de la cámara que lleva a bordo la sonda Dawn.

¿Como es el sensor de imagen de la cámara de la Dawn? Una reflex estándar lleva un sensor de imagen de 25×17 mm con tres tipos de fotosensores, uno para cada color primario, y una resolución que oscila entre 8 y 20 megapixels, dependiendo del modelo concreto.

El sensor de la cámara de Dawn es un CCD de amplio espectro iluminado frontalmente, con 1024 x 1024 pixels y unas dimensiones totales de 14 x 14 mm. Responde con diferente sensibilidad a la luz entre 360 y 1050 nm y las imágenes en color se obtienen interponiendo en el camino óptico uno de los 7 filtros de interferencia, que seleccionan cada uno una banda diferente de unos 20 nm de ancho. Un megapíxel puede parece poco, pero hace 8 años, cuando se empezó a construir la cámara, los CCDs comerciales andaban por los 3 MP y aquí estamos hablando de uno resistente a la radiación.

Framing Camera. La cámara de fotos que lleva la sonda Dawn

14 x 14 mm. es mas pequeño que un sensor de reflex, pero mas grande que el sensor de una compacta (las medidas oscilan entre 5 y 7 mm). En fotografía, un sensor mas grande significa mas calidad de imagen, pero significa también una óptica mas grande y, en consecuencia, mas cara y pesada; de ahí que en fotografía haya una gran variedad de tamaños de sensor, para buscar un compromiso entre la calidad de imagen y el tamaño y precio de la óptica. En vuestro caso, ¿Cual es la razón para elegir este tamaño de sensor?

Este sensor era el mejor que había disponible para nuestros requisitos de refrigeración (sólo mediante radiadores), rango dinámico (14 bits) y resistencia a la radiación (30 kRad) con la tecnología del año 2000 y es un modelo estándar Thomson THX 7888A. Evidentemente no tiene sentido comparar aquella tecnología con la que tenemos actualmente en el sector comercial. Todos los avances que se llevan a cabo en los equipos en tierra tardan años en llegar a las misiones espaciales.

¿Que puedes decirnos de la óptica de la cámara? En una cámara reflex estándar, lo normal es disponer de varios objetivos que se van cambiando según el tipo de fotografía que se quiera hacer, y los objetivos tienen una óptica de lentes (existen objetivos que usan espejos, como los telescopios astrónomicos, pero son raros).

Nuestra cámara cuenta con una óptica refractiva (basada en lentes) de longitud focal fija, diseñada para compensar las dilataciones térmicas. En el entorno espacial, cualquier parte móvil es susceptible de fallar, por lo que se intenta reducir los mecanismos al mínimo imprescindible.

Sonda Dawn, visión artística

Sonda Dawn, visión artística

¿Utiliza filtros la cámara o el tratamiento de las imágenes es puramente digital? A pesar del photoshop y los efectos digitales disponibles en todas las cámaras modernas, los fotógrafos profesionales siguen manteniéndose fieles a los filtros.

Los únicos filtros que usa nuestra cámara son los de selección de color, pero tenemos a cambio un enorme rango dinámico (14 bits por píxel frente a los 6 que suelen proporcionar las cámaras convencionales). Esto nos permite tener, en la misma imagen, la parte iluminada de un cráter con un buen contraste y, manipulando los colores, poder ver el lado de sombra gracias a la luz reflejada por el lado iluminado.

Y para términar, ¿Que sistema de compresión utilizáis en las imágenes? ¿Se trata de algoritmos estándar (JPEG, JPEG2000, …) o usáis algoritmos propios?

La compresión de las imágenes se realiza mediante el algoritmo SPIHT (http://www.cipr.rpi.edu/research/SPIHT/) que tiene la interesante propiedad de que cualquier ristra de datos contiguos que incluya el principio del stream puede decodificarse en una imagen que tenga sentido. Así, si una imagen se ha comprimido sin pérdida a 750 KB, pero una sección de datos en la posición 500 KB se corrompe, todavía se pueden usar los primeros 500 KB para decodificar la imágen con una pérdida mínma. Por supuesto, cuanto antes ocurra la pérdida, peor será la calidad de la imagen reconstruida.

Y así termina el segundo bloque de esta entrevista a Pablo Gutierrez Marqués; espero que para vosotros haya sido tan interesante e instructiva como lo ha sido para mi.

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