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NASA洞察号登陆器“听到”火星风

通过布朗先生,美国航空航天局|2018年12月10日,

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美国宇航局利用地震调查、测地学和热传输洞察号着陆器在10天前登陆火星,首次在这颗红色星球上听到了火星风的“声音”。关于这些声音的媒体电话会议将于美国东部时间下午12:30(太平洋标准时间上午9:30)举行。

洞察力传感器捕捉到由震动引起的低沉隆隆声风据估计,12月1日的风速为每小时10到15英里(每秒5到7米),从西北到东南。风的方向与从轨道上观测到的着陆区域的沙尘暴条纹的方向一致。

位于加利福尼亚州帕萨迪纳市的NASA喷气推进实验室(JPL)的InSight首席研究员布鲁斯·班纳特说:“捕捉到这段音频是一次意外的收获。”“但我们的任务之一是测量火星上的运动,自然包括声波引起的运动。”

探测器上的两个非常灵敏的传感器检测到了这些风的振动:一个是着陆器内部的气压传感器,一个是着陆器甲板上的地震检波器,等待洞察号的机械臂部署。这两种仪器以不同的方式记录风的噪声。空气压力传感器是辅助载荷传感器子系统(APSS)的一部分,它将收集气象数据,直接记录这些空气振动。地震仪记录了由风吹过航天器的太阳能电池板引起的着陆器振动。太阳能电池板直径为7英尺(2.2米),从着陆器的两侧伸出来,就像一对巨大的耳朵。

这是该任务的唯一阶段,在此期间,被称为“内部结构地震实验SEIS”的地震仪将能够检测到着陆器直接产生的振动。几周后,洞察号的机械臂将把它放在火星表面,然后用一个圆顶防护罩覆盖,以保护它免受风和温度变化的影响。它仍将探测到着陆器的移动,尽管是通过火星表面进行的。目前,它正在记录振动数据,当SEIS在火星表面时,科学家将能够使用这些数据来抵消来自着陆器的噪音,使他们能够更好地探测到实际的火星地震。

当地球上发生地震时,它们的振动在地球内部反弹,使它“响”起来,类似于钟发出的声音。洞察号将观察震动或火星地震是否在火星上有类似的影响。SEIS将探测到这些振动,这将告诉我们这颗红色星球的深层内部。科学家们希望这将带来关于太阳系行星形成的新信息,甚至可能是关于我们自己的行星。

SEIS,法国国家空间中心(CNES),包括两套地震检波器。法国提供的设备将在登陆器甲板上部署SEIS后使用。但是SEIS还包括由伦敦帝国理工学院和英国牛津大学的电子技术开发的短周期(SP)硅传感器。这些传感器可以在登陆器的甲板上工作,能够探测到接近50赫兹的振动频率,这是人类听觉的较低范围。

“洞察号着陆器就像一只巨大的耳朵,”伦敦帝国学院洞察号科学团队成员、传感器设计师汤姆·派克(Tom Pike)说。“着陆器两侧的太阳能电池板会对风的压力波动做出反应。就像洞察号竖起耳朵,听到火星的风拍打着它。当我们看方向的时候着陆器来自太阳能电池板的振动,与我们着陆地点的预期风向相匹配。”

派克把这种效果比作风中飘扬的旗帜。当旗帜阻挡风时,它会在空气压力中产生振荡,人的耳朵会将其感知为拍打。另外,APSS直接从稀薄的火星空气中记录压力的变化。

“这就是声音——气压的变化,”来自纽约伊萨卡康奈尔大学的洞察号APSS科学负责人唐·班菲尔德说。“当你和房间另一头的人说话时,你就会听到。”

美国宇航局洞察号火星着陆器上三个短周期地震仪传感器中的两个记录的振动谱图(随时间变化的频谱)。这张光谱图显示了洞察号从这颗红色星球获得的第一个地震数据的前1000秒,大约20分钟。着陆器的振动是由于风经过航天器,特别是大型太阳能电池板。注释指示先前播放的20秒原始声音剪辑。资料来源:NASA/JPL-Caltech/ ces /UKSA/帝国理工学院/牛津

与短周期传感器记录的振动不同,来自APSS的音频约为10赫兹,低于人类的听力范围。

地震仪的原始音频样本被原封不动地发布;第二个版本提高了两个八度,以使人的耳朵更容易察觉——特别是当通过笔记本电脑或移动扬声器听到时。来自APSS的第二个音频样本被加快了100倍,这使得它的频率提高了。

来自火星的更清晰的声音还没有到来。在短短几年内,美国宇航局的火星2020探测器将带着两个麦克风着陆。第一个是喷气推进实验室提供的,专门用来记录火星着陆的声音,这是第一次。第二种是超级摄像机的一部分,它将能够检测仪器激光冲击不同材料时发出的声音。这将有助于根据声音频率的变化来识别这些材料。


了下:航空+国防,传感器(压力)


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