Новый анемометр отслеживает перемещение звука для более быстрых и точных расчетов скорости ветра на Марсе

Марс известен своей негостеприимной средой, где температура резко колеблется в течение марсианского дня и составляет в среднем минус 80 градусов по Фаренгейту. Его поверхность в основном покрыта красной пылью, а рельеф характеризуется кратерами, каньонами и вулканами. А ее атмосфера чрезвычайно разрежена и составляет лишь около 1 % от плотности земной.

Излишне говорить, что измерение скорости ветра на красной планете является сложной задачей. Марсианские посадочные аппараты смогли провести измерения — одни измеряли скорость охлаждения нагретых материалов, когда над ними дул ветер, другие использовали камеры для получения изображения «сказок», которые дуют при ветре. Оба анемометрических метода позволили получить ценные сведения о климате и атмосфере планеты.

Однако в арсенале астрономических инструментов еще есть место для совершенствования, особенно в связи с планами отправки астронавтов на Марс в ближайшие годы.

В журнале Journal of the Acoustical Society of America исследователи из Канады и США демонстрируют новую звуковую анемометрическую систему с парой узкополосных пьезоэлектрических преобразователей для измерения времени прохождения звуковых импульсов через марсианский воздух. В исследовании учитывались такие переменные, как эффект дифракции преобразователя и направление ветра.

«Измеряя разницу во времени прохождения звука вперед и назад, мы можем точно измерить ветер в трех измерениях», — говорит автор исследования Роберт Уайт. «Два главных преимущества этого метода — быстрота и хорошая работа при низких скоростях».

Исследователи надеются, что смогут измерять до 100 скоростей ветра в секунду и при скорости до 1 см/с, что значительно отличается от предыдущих методов, которые могли регистрировать только около 1 скорости ветра в секунду и с трудом отслеживали скорости ниже 50 см/с.

«Благодаря быстрым и точным измерениям мы надеемся, что сможем измерять не только средние ветры, но и турбулентность и колебания ветра», — говорит Уайт. «Это важно для понимания атмосферных переменных, которые могут стать проблемой для небольших транспортных средств, таких как вертолет Ingenuity, который недавно летал на Марс».

Исследователи охарактеризовали ультразвуковые преобразователи и датчики в широком диапазоне температур и узком диапазоне давлений в углекислом газе — основном атмосферном газе на Марсе. Выбранные ими датчики показали, что изменения температуры и давления приведут лишь к номинальным ошибкам.

«Система, которую мы разрабатываем, будет в 10 раз быстрее и в 10 раз точнее, чем все, что использовалось ранее», — говорит Уайт. «Мы надеемся, что она позволит получать более ценные данные при рассмотрении будущих миссий на Марс и предоставит полезную информацию о марсианском климате, а также, возможно, поможет лучше понять климат нашей собственной планеты».