Когда ССС отправил спутник на орбиту, он не просто начал космическую гонку, но открыл для человечества совершенно новую эру. Внезапно звезды оказались в пределах досягаемости и люди впервые увидели свою планету со стороны.
Сегодня спутники помогают нам добраться до пунктов назначения, предупреждают нас о неблагоприятных погодных условиях и даже помогают археологам, которые стремятся раскрыть наше общее глобальное наследие.
Как работает космическая археология
Всякий раз, когда археологи применяют какую-либо форму данных, полученных с воздуха или из космоса, для оценки современных ландшафтов, пытаясь определить местонахождение давно погребенных рек или скрытых древних городов, они занимаются «космической археологией».
В 2008 году НАСА приступило к осуществлению своей программы «Космическая археология», в рамках которой 11 ученых применяли спутниковые наборы данных для крупномасштабных археологических исследовательских проектов.
Интерпретация спутниковых изображений — это отчасти наука, а отчасти искусство. Все специалисты по дистанционному зондированию должны начать с изучения языка света, и это непросто: то, что выглядит как простая фотография с высоким разрешением на экране вашего компьютера, — это гораздо больше. Каждый пиксель на изображении представляет точную область на земле. Свет, составляющий пиксель, представляет не только видимую часть светового спектра, но ближний, средний и дальний инфракрасные, в зависимости от системы спутниковой съемки. Кроме того, все на поверхности Земли имеет свою особую химическую сигнатуру, которая влияет на отражаемый им свет: так же, как у всех нас есть разные сигнатуры, когда мы пишем наши имена, разные материалы обнаруживаются уникально в спектре света.
Например, песок на спутниковых снимках сильно отличается от леса. Это легко увидеть своими глазами. Когда вам нужно различить различные виды деревьев в лесу, здесь вступают в игру химические сигнатуры. Группа дубов испускает другую химическую сигнатуру, чем группа сосен. Визуально они могут показаться нам одинаково зелеными, но, используя разные части инфракрасного спектра для визуализации тонких различий между здоровой растительностью, мы можем почувствовать изменение цвета.
Специалисты по дистанционному зондированию могут преувеличивать эти различия, назначая изображениям «ложный цвет», чтобы выделить отдельные классы элементов поверхности. В программах дистанционного зондирования (например, замена цвета в Photoshop) вы можете выбрать любой цвет для любого кластера пикселей. Хотя пользователям рекомендуется выбирать классы, очень похожие на их реальные аналоги — например, зеленые тона для растительности, серый — для зданий, коричневый — для почв, — вы можете выбрать любой цвет, какой пожелаете. Спутниковые изображения, показанные на конференциях или в публикациях, иногда выглядят как плохие карикатуры.
Ученые занимаются определенными типами спутниковых изображений, чтобы удовлетворить данные, в которых они нуждаются. Каждый спутник отличается, и на орбите их более 1700. Большинство из них — метеорологические спутники с низким разрешением или крупномасштабные спутники с разрешением от 15 до 30 метров.
Эти изображения используются чаще всего не только потому, что они бесплатны, но и потому, что миллионы изображений восходят к 1972 году, и на них видны краткосрочные и долгосрочные изменения ландшафта.
В дополнение к этим бесплатным изображениям есть изображения с высоким разрешением, записанные спутниками WorldG-3 и -4 DigitalGlobe, с разрешением от 0,31 до 1 метра, где один пиксель представляет область между размерами iPad и доской для серфинга.
Каждый, кто смотрит на спутниковые снимки, извлекает пиксельные данные, чтобы обнаружить тонкие краткосрочные и долгосрочные изменения или обнаружить особенности. Мы настраиваем и тестируем алгоритмы в зависимости от наших исследовательских вопросов, и в итоге, благодаря чисто тупой удаче или моменту гениальности, мы находим что-то интересное. Затем мы возвращаемся и пытаемся найти снова.
Люди думают, что работа по дистанционному зондированию — это «момент ага!» когда один клик кнопки раскрывают секреты, скрытые на виду. Это не так. Типичный специалист по дистанционному зондированию будет проводить десятки часов в неделю перед экраном компьютера, часто ругаясь из-за сбоев программы. Когда что-то работает, есть дополнительные ругательства, потому что вы забыли записать точные шаги, которые вы предприняли, чтобы достичь этой точки. И вы должны начать все сначала. Речь идет об обучении, о совершенствовании процесса.
С другой стороны, «моменты ага!» случаются. Одна историй о дистанционном зондировании происходила на известном городе майя Каракол в Белизе, который насчитывает более 1000 лет. В 2008 году новая технология лазерной визуализации, называемая LIDAR, для обнаружения света и определения дальности, только зародилась.
Как технология обнаружила древний город Майя
Диана и Арлен Чейз, пара археологов из Университета Невады, Лас-Вегас, проработали на участке Каракол почти 30 лет. Когда увлеченный биолог Джон Вейшампел из Университета Центральной Флориды впервые спросил Чейза о применении LIDAR в Караколе, археологи сказали ему, что они настроены скептически. Они никогда не слышали об этом, но, по понятным причинам, были в восторге от идеи привлечь больше средств на свои поиски. После десятилетий тяжелого труда археологи почти были уверены, что не пропустили ничего серьезного.
Они не верили, что можно попытаться заглянуть под плотные навесы тропических лесов с помощью прибора с самолета. Если посмотреть на эту область в Google Earth, все, что вы увидите, это тропический лес — море зелени, и ничто не предполагает ничего древнего, кроме нескольких известных пирамид из известняка, выглядывающих сквозь верхушки деревьев.
После того, как были обработаны данные, Джон показал изображения. Все ученые были поражены. Один из них сказал, что это были данные на сотню кандидатских диссертаций.
За одну ночь вся область мезоамериканской археологии изменилась навсегда: Арлен Чейз нашел на экране больше древних памятников майя, чем за 30 лет своего прочесывания джунглей.
Но такое массовое переосмысление — не результат единой вспышки технического гения, а скорее результат десятилетий часто счастливых разработок в области археологии.
