美国宇航局“毅力号”探测器捕捉到火星的声音


六轮宇宙飞船上的两个麦克风为科学家和工程师探索这颗红色星球的方式增加了一个新的维度。

多亏了美国宇航局“毅力”号探测器上的两个麦克风,该任务记录了近5个小时的火星阵风,探测器车轮碾过沙砾的嘎吱声,以及探测器移动手臂时马达发出的嗡嗡声。

这些声音让科学家和工程师以新的方式体验这颗红色星球——每个人都被邀请聆听。

“就好像你真的站在那里,”行星科学家巴蒂斯特·奇德(Baptiste Chide)说。他在法国的L'Institut de Recherche en astro体质研究所et Planétologie研究麦克风的数据。“火星人的声音有强烈的低音振动,所以当你戴上耳机时,你能真正感觉到它。我认为麦克风将是未来火星和太阳系科学的重要资产。”

“恒心”号是第一个使用专用麦克风记录火星声音的航天器,这两种设备都是商用的,现成的设备。一个放在火星车底盘的一侧。第二个麦克风安装在Perseverance的桅杆上,作为SuperCam激光仪器对岩石和大气的研究的补充。

身体麦克风由美国宇航局位于南加州的喷气推进实验室提供,而SuperCam仪器和它的麦克风由新墨西哥州的洛斯阿拉莫斯国家实验室(LANL)和法国国家空间研究中心(CNES)赞助的一个研究实验室联盟提供。

太空麦克风时代

超级摄像机通过激光对岩石和土壤进行研究,然后用摄像机分析产生的水蒸气。因为每个目标的激光脉冲高达数百次,捕捉这些攻击声音的机会很快就增加了:麦克风已经记录了超过25000次激光射击。

其中一些记录让科学家了解了地球大气的变化。毕竟,声音在空气中是通过振动传播的。在“恒心号”的桅杆上,SuperCam麦克风是监测“微湍流”(空气中的微小变化)的理想位置,并补充了火星探测器的专用风传感器,后者是一套大气工具的一部分,称为MEDA,是火星环境动力学分析仪的缩写。

MEDA的传感器每秒对风速、压力和温度进行一到两次采样,每次采样时间长达两小时。另一方面,SuperCam的麦克风可以在几分钟内以每秒20000次的速度提供类似的信息。

MEDA的首席研究员、马德里国家技术航空航天研究所(Instituto Nacional de Tecnica aerospace) Astrobiología中心(Centro de CAB)的Jose Rodriguez-Manfredi表示:“这有点像把放大镜和显微镜进行了100倍放大。”“从气象科学家的角度来看,每个角度——细节和背景——都是相辅相成的。”

麦克风还可以研究声音在火星上如何传播。由于火星的大气层密度比地球小得多,科学家们知道,高音调的声音尤其难以听到。4月30日,“聪明的”直升机在262英尺(80米)的高空进行第四次飞行,麦克风捕捉到直升机旋翼的嗡嗡声时,一些不确定他们是否听到了任何声音的科学家感到惊讶。

直升机音频信息使研究人员排除了三种模型中的两种,这三种模型是为预测声音在火星上的传播而开发的。

“火星上的声音传播的距离比我们想象的要远得多,”尼娜·兰扎(Nina Lanza)说。“它向你展示了野外科学是多么重要。”

校音

太空探索的另一个方面也可以从音频维度中受益:航天器维护。工程师们用摄像机监控好奇号漫游者的车轮磨损情况和洞察号太阳能电池板上积聚的灰尘。有了麦克风,他们还可以检查航天器的性能,就像机械师听汽车引擎的声音一样。

“毅力”团队正在收集大量的从路虎底盘麦克风上录制的录音,这个麦克风的位置很好,可以听到车轮和其他内部系统的声音。虽然目前还没有足够的记录来检测任何变化,但随着时间的推移,工程师们可能能够仔细研究这些数据,并识别出细微的差异,比如额外的电流流向一个特定的轮子。这将增加他们已经监测航天器健康状况的方式。

“我们很愿意经常听到这些声音,”恒心号在喷气推进实验室负责机器人操作的首席工程师Vandi Verma说。“我们经常在地球上的测试漫游者上监听声音模式的变化,这可能表明有一个问题需要关注。”

更多关于使命

“毅力”号火星任务的一个关键目标是天体生物学,包括寻找古代微生物生命的迹象。火星车将描绘火星的地质和过去的气候特征,为人类探索这颗红色星球铺平道路,并将首次完成收集和封存火星岩石和风化层(破碎的岩石和灰尘)的任务。

随后,美国宇航局将与欧洲航天局(ESA)合作,向火星发射航天器,从火星表面收集这些密封的样本,并将它们送回地球进行深入分析。

“火星2020坚持者”任务是美国宇航局月球到火星探索方法的一部分,其中包括将帮助人类探索这颗红色星球的阿耳特弥斯月球任务。

喷气推进实验室是由加州帕萨迪纳的加州理工学院管理的,负责建造和管理“毅力”号漫游者的操作。

附加信息和音频文件

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