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导读

月球极地冷阱，位于永久和暂时阴影区域（PSR/TSR），是宇宙间的一处独特之地，它能够捕获彗星、小行星、太阳风的相互作用、内部排气及其他长期释放的挥发性物质。这一现象对于理解月球乃至太阳系中无大气层天体的挥发物行为历史至关重要。

科学探索的关键

月球永久阴影区（PSR）预计藏有大量的水冰，对研究月球水冰的特性、起源以及整个月球极地挥发物具有重要意义。然而，目前获取的轨道图像因缺乏足够分辨率和特征信号，导致对PSR内部小规模地貌和冰分布的信息收集受限，这为未来的地面探索任务带来了不确定性。

提升探测能力的技术突破

为解决这一难题，马克思普朗克太阳系研究所、牛津大学及美国宇航局艾姆斯研究中心的研究人员携手合作，运用深度学习技术提升短曝光、全分辨率图像质量。他们开发了一款名为HORUS的超高效去噪软件，此软件基于深度学习算法，通过物理噪声模型和真实噪声样本的结合，以及场景选择，能够依据相机环境元数据进行调整，生成有效训练数据。HORUS能去除图像中的高水平噪声，优化来自月球侦察轨道器窄角照相机（LRO NAC）的低光、全分辨率图像，从而实现PSR相关科学探索的高分辨率需求。

结果与应用

HORUS的引入，不仅使得月球PSR的地理分布得以清晰揭示，还显著提升了图像的信噪比。通过HORUS处理的图像，研究团队首次构建了月球PSR的高分辨率图像（约1.5米/像素），相较于现有长曝光光学图像，HORUS能够恢复3-5米宽的图像特征，分辨率提升高达510倍。这项技术尤其适用于分辨日光-阴影过渡区，有助于规划探测器和人类穿越月球阴影区的路径。

科学发现与未来展望

HORUS的成果显示，PSR区域内存在高反照率和潜在的新撞击坑，这为未来的科学探测提供了目标。通过对地形和障碍物的分析，研究指出从西部进入PSR可能更为安全，坡度不超过约10°，有助于探测器避开可见障碍物。此外，HORUS图像揭示了斜率正交叶状特征，与地球、火星上与冰相关的地貌相似，但这些特征似乎在PSR内较少见，尤其是在大约10至20°的坡度角上。这些发现不仅丰富了我们对月球PSR的理解，也为后续的科学探索提供了宝贵的线索。

结语

HORUS的成功应用展示了深度学习在月球探测领域的巨大潜力，不仅提高了图像质量，还为未来的月球探索任务提供了科学依据和技术支持，有望开启月球极地研究的新篇章。