Дослідники розробили нову звукову технологію виявлення вітру на Марсі

Вороже середовище Марса створює значні проблеми для вимірювання швидкості вітру, але нові досягнення дозволяють збирати більш точні дані. Дослідники розробили нову звукову анемометричну систему з використанням п’єзоелектричних перетворювачів, яка дозволяє швидше й точніше вимірювати марсіанські вітри.

Ця технологія, яка може вимірювати до 100 швидкості вітру в секунду, є значним покращенням у порівнянні з попередніми методами. Потенціал збору більш детальних даних може мати вирішальне значення для майбутніх місій на Марс, включаючи роботу невеликих транспортних засобів, таких як гелікоптер Ingenuity.

Проблеми з вимірюванням швидкості вітру на Марсі

Марс має сумнозвісне негостинне середовище з температурою, яка різко коливається протягом марсіанського дня та становить у середньому мінус 80 градусів за Фаренгейтом . Його поверхня здебільшого вкрита червоним пилом, а місцевість представлена ​​кратерами, каньйонами та вулканами. А його атмосфера надзвичайно тонка, її щільність становить лише близько 1% земної.

Зайве говорити, що виміряти швидкість вітру на Червоній планеті складно. Марсіанські посадкові апарати змогли зафіксувати вимірювання — одні вимірювали швидкість охолодження нагрітих матеріалів, коли над ними дмуть вітри, інші використовували камери для зображення «сигналів», які дмуть вітром. Обидва анемометричні методи дали цінну інформацію про клімат і атмосферу планети. Але в астрономічному інструментарії ще є місце для вдосконалення, особливо враховуючи плани відправки астронавтів на Марс, які розгортаються в найближчі роки.

Інновації в технології вимірювання вітру

У JASA , опублікованому від імені Акустичного товариства Америки видавництвом AIP, дослідники з Канади та США продемонстрували нову звукову анемометричну систему, яка містить пару вузькосмугових п’єзоелектричних перетворювачів для вимірювання часу проходження звукових імпульсів у марсіанському повітрі. Дослідження враховувало змінні, включаючи ефекти дифракції перетворювача та напрям вітру.

«Вимірюючи різницю в часі подорожі звуку вперед і назад, ми можемо точно виміряти вітер у трьох вимірах», — сказав автор Роберт Уайт. «Дві основні переваги цього методу полягають у тому, що він швидкий і добре працює на низьких швидкостях».

Наслідки для майбутніх місій на Марс

Дослідники сподіваються, що зможуть виміряти до 100 швидкостей вітру в секунду і при швидкості всього 1 см/с, що є надзвичайним контрастом з попередніми методами, які могли реєструвати лише близько 1 швидкості вітру в секунду і важко відстежували швидкість нижче 50 см. /с.

«Завдяки швидким і точним вимірюванням ми сподіваємося виміряти не тільки середні вітри, але й турбулентність і коливання вітрів», — сказав Вайт. «Це важливо для розуміння атмосферних змінних, які можуть бути проблематичними для невеликих транспортних засобів, таких як гелікоптер Ingenuity, який нещодавно літав на Марсі».

Точність і швидкість нової системи

Дослідники охарактеризували ультразвукові перетворювачі та датчики в широкому діапазоні температур і вузькому діапазоні тисків вуглекислого газу, основного атмосферного газу на Марсі. За допомогою свого вибору вони показали, що лише номінальна частота помилок буде результатом зміни температури та тиску.

Погляд у майбутнє на дослідження Марса

«Система, яку ми розробляємо, буде в 10 разів швидшою і в 10 разів точнішою за будь-які раніше використовувані системи», — сказав Вайт. «Ми сподіваємося, що це дасть більше цінних даних у міру розгляду майбутніх місій на Марс і надасть корисну інформацію про марсіанський клімат, можливо, також з наслідками для кращого розуміння клімату нашої планети».