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新風速計跟蹤聲音傳播,以更快、更準確地計算火星上的風速

以下為原文翻譯:

火星的環境是出了名的惡劣。火星上的氣溫全天波動劇烈,平均氣溫為零下80華氏度。其表面大部分覆蓋著紅色塵埃,地形以隕石坑、峽谷和火山為代表。而且它的大氣層非常稀薄,只有地球密度的1%左右。

不用說,測量這顆紅色星球上的風速具有挑戰性。火星著陸器已經能夠捕獲測量結果,一些測量加熱材料隨著風吹而冷卻的速度,另一些則使用相機來拍攝風中吹過的「故事」。這兩種風速測量方法都對地球氣候和大氣層有價值的見解。

但天文學工具仍有改進的空間,特別是隨著未來幾年將太空人送往火星的計劃的展開。

在《美國聲學學會雜誌》上,來自加拿大和美國的研究人員展示了一種新的聲學風速測量系統,該系統使用一對窄帶壓傳感器來測量聲脈衝在火星空氣中的傳播時間。該研究考慮了傳感器折射效應和風向等變量。

作者羅伯特·懷特說:「通過測量聲音向前和向後傳播時間的差異,我們可以準確地測量三維風。」「這種方法的兩個主要優點是速度快,並且在低速下工作良好。"

研究人員希望能夠測量每秒100次風速,風速低至1厘米/秒,這與以前的方法形成鮮明對比,以前的方法只能記錄每秒1次左右的風速,並且很難跟蹤低於50厘米/秒的風速。

懷特說:「通過進行快速準確的測量,我們希望不僅能夠測量平均風,還能夠測量湍流和脈動風。」「這對於了解可能給小型太空飛行器帶來問題的大氣變量非常重要,例如最近在火星上飛行的聰明直升機。"

研究人員在寬溫度範圍和窄壓力範圍的二氧化碳(火星上的主要大氣氣體)中對超聲波傳感器和傳感器進行了描述。通過他們的選擇,他們表明溫度和壓力的變化只會導致名義上的錯誤率。

懷特說:「我們正在開發的系統將比我們以前使用過的任何系統快10倍,準確10倍。」「我們希望它在考慮未來的火星任務時能夠產生更多有價值的數據,並提供有關火星氣候的有用信息,也許對更好地了解我們星球的氣候產生影響。"

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原文:https://phys.org/news/2024-08-anemometer-tracks-speedier-precise-mars.html

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