Technoarcheologie op 40 jaar oude satellietbeelden

(Dit bericht werd oorspronkelijk gepubliceerd op de In het diepe blog op Vkblog op 12 maart 2010)

Toen in de jaren zestig satellieten beelden terugstuurden van de maan en van het weer, stuurden ze die foto's analoog door zoals toen TV beelden verstuurd werden. Deze signalen werden opgeslagen op magnatische tapes: grote spoelen met data. Daarna werden deze gegevens verwerkt tot 35mm foto's. Dat gaf een goed beeld van de maan en het weer op Aarde, maar de oorspronkelijke gegevens bevatten veel meer informatie dan in die foto's getoond kon worden.

Zo werden bijvoorbeeld 1500 magnetische tapes met fotomateriaal door de Lunar Orbiters (5 satellieten) verzameld. Nadat mensen op de maan geweest waren, werden deze Ampex FR-900 tapes opgeslagen in Maryland. In de tachtiger jaren werden ze gestuurd naar JPL in Californië, waar NASA medewerkers ze onderhielden en een poging dezen om ze te digitaliseren op nieuwe tapes. Maar ze kregen daar niet genoeg subsidie voor en ook in latere jaren lukte het niet om geld hiervoor aan te trekken.


Dit is het soort tapes waar je aan moet denken bij de tapes waar de data van de Lunar Orbiters op staat.

Zo bleven de tapes een tijd liggen in een schuur in Sun Valley, Californië. En dat is maar een voorbeeld van hoe historisch NASA materiaal terechtkomt. Ook tapes van Apollo zijn op vergelijkbare wijze her en der verdwenen. Maar in 2007 wisten twee van de originele NASA medewerkers iemand te vinden die de tapes van het Lunar Orbiter programma alsnog wilde digitaliseren. Ze hadden toen de oude hardware om de tapes af te spelen al gekocht. Tapes en de laatste werkende Ampex FR-900 tape-drive in de wereld werden naar NASA Ames Research Center gebracht, waar het Lunar Orbiter Image Recovery Project aan de slag ging. Een voormalig McDonalds restaurant werd omgebouwd tot "McMoon", zoals de




De tape drive speelt af en 44 jaar oude maanbeelden verschijnen op het scherm.

Het team van vrijwilligers begon met het restaureren van de eerste foto van de Aarde die vanaf de Maan gemaakt was met de Lunar Orbiter 1. In 1966 werd het "de foto van de eeuw" genoemd. Maar tegen het eind van de eeuw hebben we zoveel monumentale foto's gezien, dat we die historische foto wellicht een beetje vergeten zijn. Met software van nu konden die gegevens van de jaren zestig alsnog tot hun recht komen. De nieuwe Lunar Orbiter foto's kregen nu een resolutie die gebruikt konden worden als vergelijkingsmateriaal met de Lunar Reconnaissance Orbiter die vorig jaar gelanceerd werd.


Een vergelijk tussen de foto uit 1968 en die uit 2008, onder het origineel. Recht in de foto uit 2008 is te zien hoe klein de originele foto is in dezelfde resolutie.

Het Lunar Orbiter Image Restoration Project trok de aandacht van diverse organisaties. Van diverse kanten kwam hulp. Een tweede tape drive werd gerestaureerd en in werking gezet. Daarmee kon de productie van verbeterde foto's verhoogd worden. Ook reserve-onderdelen werden in ondergestofte dozen gevonden en opgestuurd naar het team. En ook op Ebay blijkt een bron van extra onderdelen en tapes te zijn. In 2009 doneerde het bedrijf Lockheed Martin een clean room voor de tape apparatuur. In de jaren zestig stonden deze tape drives ook in ruimten met stofvrije lucht en niet in voormalige restaurants. De clean room verbeterde de omstandigheden voor de gevoelige tape drives. Van de kast-grote, meer dan 40 jaar oude, FR-900 tape drives zijn er nog maar weinig over, maar vorig jaar wist het team een tweede tape drive te verkrijgen.


Rotsblokken rond de krater Copernicus, genomen door de Lunar Orbiter V in 1967. Op dit detail van een veel grotere foto kun je het verschil in resolutie zien. Links de orginele foto uit 1966 en rechts de restaureerde foto.


De wanden van de krater Copernicus. Dit was volgens Time Life het beeld van de eeuw.

Werden oorspronkelijk alleen foto's van de Lunar Orbiters gerestaureerd, inmiddels is het LOIRP ook begonnen met een experiment met oude weerfoto's van Nimbus weer- en aardobservatie-satellieten. Tussen 1964 en 1978 zeven Nimbus satellieten gelanceerd. Met de Nimbus-1 werden de eerste globale weerfoto's genomen. De Nimbus-4 begon als eerste de ozonlaag in kaart te brengen, hetgeen later leidde tot de ontdekking van het gat in die tegen schadelijke UV-straling beschermende laag. De Nimbus-satellieten hadden een hoge resolutie infrarood radiometer (HRIR) met een resolutie van 8 kilometer, een medium resolutie infrarood radiometer (MRIR) en een Advanced Vidcon Camera (AVCS). Met die camera's is onder andere de bedekking van de Aarde met sneeuw en ijs in kaart gebracht en ook die gegevens staan op FP-900 tapes. In die gegevens is het National Snow and Ice Data Center geïnteresseerd.


Een foto van NimbusII van Azië op 23 september 1966, geprojecteerd over Google Earth. Net alsof je aan het tijdreizen bent met moderne apparatuur.

Je kunt al raden waarom: klimaatgegevens zijn hot. Het NSIDC heeft toegankelijke gegevens met betrekking tot sneeuw- en ijsbedekking vanaf 1978. Met deze gegevens van de Nimbus satellieten plakken ze daar nog even een decennium aan vast. En dankzij de huidige restauratietechnieken gaat het kwaliteit beelden opleveren. Maar dan moet men wel nu beginnen met restaureren. Want de wetenschappers van het Nimbus project zijn ook niet meer de jongsten en zij weten hoe de Nimbus-gegevens zijn opgeslagen.

Het restaureren van de Nimbus data bleek moeilijker dan verwacht, als gevolg van overtollige gegevens, ontbrekende algoritmes, en andere kwesties. Maar het resultaat was een globale foto van de Noordpool gemaakt door Nimbus II op 23 september 1966, in een hogere resolutie dan ooit gezien van dit soort gegevens. Deze datum valt rond de tijd dat Arctische zee-ijs de minimum omvang zou hebben bereikt.


De zuidpool door de Nimbus II op 23 september 1966.

Met name foto's van rond het Arctisch minimum zijn waardevol. De omvang van de bedekking van de Aarde met sneeuw en ijs op het minimum zeggen iets over het klimaat. Tot het überhaupt berekenen van die sneeuw- en ijsomvang waren computers in de jaren zestig en zeventig niet in staat. Nu wel. De Nimbus fotografeerde niet volcontinue, dus het is niet helemaal zeker of de foto's beelden van alle jaren op het Arctisch minimum bevatten, maar men heeft goede moed. Als het project succesvol is zou maximaal 14 jaar extra van dit type klimaatgegevens toegevoegd kunnen worden.

Hoewel LOIRP succesvol is, toont het wel aan hoe makkelijk we oude gegevens dreigen te verliezen, en niet alleen in de ruimtevaart. Deze FP-900 tapes zijn na 40 jaar nog bruikbaar (Het team kijkt inmiddels zelfs uit naar een nog ouder type tape dat 50 jaar oud is). Digitale media, zoals de CD en DVD, zijn minder lang houdbaar en wie zegt dat ze straks nog in te lezen zijn? Wie heeft nu nog een 5,25 inch floppy drive in z'n PC? Volgens sommigen laten we waarschijnlijk een "Digital Dark Age" achter. Tegenwoordig is vrijwel alles digitaal tot en met de onbelangrijkste vakantiefoto's. Historici van morgen zullen het nog lastig gaan krijgen.

Maar ja, misschien vergaat het, qua historisch materiaal van de ruimtevaart, het Westen dan nog wel beter dan Rusland. Dit gebeurde er met de kopie van de maanrover Lunokhod.



Bronnen: Moonviews, National Snow and Ice Data Center, SpaceRef, NASA, Wikipedia.