ردیابی دقیق سرعت باد در مریخ ممکن شد

 فرودگر «مارس اینسایت»(Mars Insight) ناسا که از سال ۲۰۱۸ در مریخ فعالیت می‌کرد، در دسامبر ۲۰۲۲ بر روی زمین فرود آمد و فعالیت لرزه‌ای بیش از ۱۳۱۹ مریخ‌لرزه را ثبت کرد.

دانشمندان داده‌های ارتعاشات را تجزیه و تحلیل کردند و یک مخزن آب مایع را زیر سطح سیاره سرخ کشف کردند.

اکنون پژوهشگران کانادایی و آمریکایی یک سامانه صوتی جدید برای اندازه‌گیری سرعت باد در مریخ ابداع کرده‌اند.

آنها سامانه‌ای ابداع کردند که باد را با استفاده از امواج صوتی اندازه‌گیری می‌کند تا ابزارهای نجومی فضانوردانی که به مریخ سفر خواهند کرد، بهبود بخشد.

این ابزار دارای یک جفت مبدل پیزوالکتریک باندباریک است که زمان سفر پالس‌های صوتی را در هوای مریخ تخمین می‌زند.

رابرت وایت دانشیار دانشگاه تافتس و یکی از نویسندگان این مطالعه گفت که بادسنجی صوتی با ارسال سیگنال‌های صوتی فراصوت در دو جهت مخالف کار می‌کند و زمان پرواز سیگنال‌ها اندازه‌گیری می‌شود.

وی توضیح داد که سرعت صوت را می‌توان از میانگین زمان پرواز دو سیگنال دریافتی استخراج کرد.

اساساً اگر باد هم‌ جهت با یکی از سیگنال‌های صوتی بوزد، به نظر می‌رسد سیگنال سریع‌تر حرکت می‌کند، در حالی که به نظر می‌رسد صدایی که بر خلاف جهت باد حرکت می‌کند، کندتر حرکت می‌کند.

این ابزار تفاوت زمان سفر صدا را به جلو و عقب اندازه‌گیری می‌کند و بنابراین امکان اندازه‌گیری دقیق سرعت باد را در شرایط سه بعدی فراهم می‌کند.

وایت در بیانیه‌ای رسمی اشاره کرد که این سامانه آنومومتری صوتی دو مزیت اصلی دارد. اول اینکه سریع است و دوم اینکه برای تشخیص سرعت‌های پایین نیز به خوبی کار می‌کند.

اندازه‌گیری سرعت باد در ثانیه تا ۱۰۰ مرتبه

بر اساس آزمایش‌هایی که شرایط مریخ را تقلید می‌کنند، کارشناسان تخمین می‌زنند که این دستگاه صوتی می‌تواند تا ۱۰۰ سرعت باد در ثانیه را و با سرعت کمتر از یک سانتی‌متر بر ثانیه را اندازه‌گیری کند.

در گذشته دانشمندان تنها توانسته‌ بودند سرعت یک باد در ثانیه را ثبت کنند و ردیابی سرعت‌های کمتر از ۵۰ سانتی‌متر بر ثانیه نیز دشوار بود.

وایت می‌گوید، سامانه‌های دیگری که قبلاً برای محاسبه سرعت بادهای مریخ عازم سیاره سرخ می‌شدند یا از روش محاسبه اتلاف گرما استفاده می‌کردند یا از دوربین‌ها برای تصویربرداری از وزش باد استفاده می‌کردند.

در حالی که این سامانه‌ها داده‌های عالی و مفیدی ارائه می‌دهند، وایت گفت که از نظر سرعت به‌روزرسانی و وضوح محدود هستند. وی افزود: ما معتقدیم که این سامانه بادسنج صوتی می‌تواند با ضریب ۱۰ نمونه در ثانیه و وضوح ۵ سانتی‌متر بر ثانیه یا حتی بهتر از اینها عمل کند.

هدف این سیستم ارائه وضوح بالاتر، اندازه‌گیری‌های سریع‌تر و دقیق‌تر از بادهای مریخ است که راه را برای دانشمندان جوشناس هموار می‌کند تا پویایی جو مریخ را بهتر بشناسند.

وایت می‌گوید، دانشمندان باید بتوانند گرداب‌های متلاطم را که برای اختلاط جو حیاتی هستند، درک کنند. وی افزود: این سامانه همچنین اندازه‌گیری‌های بهتری را از باد در رابطه با مأموریت‌های آینده برای فرود با برخاست از مریخ ارائه می‌دهد.

در حالی که این ابزار صوتی برای مریخ طراحی شده است، در استراتوسفر زمین نیز به طور موثر کار می‌کند.

وایت خاطرنشان کرد که این تیم در چند سال گذشته سامانه مشابهی را بر روی بالن‌های ارتفاع بالا پرواز داده است تا مستقیماً داده‌های جوی را در مورد استراتوسفر زمین جمع‌آوری کند.

این مطالعه در مجله انجمن آکوستیک آمریکا(JASA) منتشر شده است.