这幅NASA毅力号火星车的插图显示了其两个麦克风的位置。
影像来源:NASA/JPL-Caltech

六轮航天器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添了新的维度。

多亏了NASA毅力号火星车上的两个麦克风,这项任务记录了近5个小时的星阵风,火星车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能够以新的方式体验这颗红色星球——并且邀请每个人都来聆听。

“就好像你真的站在那里一样,”在法国法国天体物理学和行星研究所研究麦克风数据的行星科学家巴普蒂斯特·奇德说。 “火星的声音具有强烈的低音振动,所以当你戴上耳机时,你能真正感受到它。 我认为麦克风将成为未来火星和太阳系科学的重要资产。”

这些商业级的麦克风与NASA毅力号火星车底盘上的一个麦克风相似。
影像来源:由DPA提供

毅力号是第一个使用专用麦克风录制红色星球声音的航天器——这两个麦克风都是市售的现成设备。 其中一个安装在火星车底盘的一侧;另一个麦克风位于毅力号的桅杆上,作为SuperCam激光仪器对岩石大气层调查的补充。

NASA的毅力号火星车携带两个麦克风,直接记录红色星球上的声音,包括机智号直升机和火星车本身的工作。这些录音首次提供了一种体验火星的新方式。
影像来源:NASA/JPL-Caltech

车身麦克风由NASA位于南加州的喷气推进实验室提供,而SuperCam仪器及其麦克风则由位于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)下属的一个研究实验室联盟提供。

太空麦克风时代

超级摄像机通过激对岩石和土壤进行研究,然后用摄像机分析产生的蒸气。由于每个目标的激光脉冲高达数百次,记录这些脉冲声音的机会迅速增加:麦克风已经记录了超过25000次激光射击。

其中一些录音让科学家了解了火星气的变化。毕竟,声音在空气中是通过振动传播的。在毅力号的桅杆上,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,是火星境动力学分析仪的缩写。

MEDA的传感器对风速、压力和温度进行每秒一到两次采样,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20,000次的速度提供类似的信息。

NASA的毅力号火星车携带了两个商用级麦克风,包括其桅杆上的这一个。桅杆上的麦克风是SuperCam仪器的一部分。
影像来源:NASA/JPL-Caltech

“这有点像将放大镜与放大100倍的显微镜相比较,”MEDA的主要研究者,马德里国家航空技术研究所天体生物学中心的何塞·罗德里格斯-曼弗雷迪说。“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,机智号直升机在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,一些不确定他们能否听到任何声音的科学家感到惊讶。

来自直升机音频的信息使研究人员能够消除为预测声音在火星上如何传播而开发的三个模型中的两个。

NASA的毅力号火星车携带了两个商用级麦克风,包括其底盘上的这个。
影像来源:NASA/JPL-Caltech

“火星上的声音传播的距离比我们想象的要远得多,”尼娜·兰扎说。“它向您展示了进行现场科学的重要性。”

声音检查

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测好奇号火星车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。

毅力号团队正在收集大量的从火星车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,比如进入某个特定车轮的额外电流。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,”毅力号在喷气推进实验室负责机器人操作的首席工程师万迪·维尔玛 说。“我们经常在地球上的测试火星车上监听声音模式的变化,这可能表明有一个问题需要关注。”

关于任务的更多信息

毅力号在火星上的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。火星车将描述火星的地质和过去的气候特征,为人类探索红色星球铺平道路,并成为第一个收集和储存火星岩石和风化层(破碎的岩石和灰尘)的任务。

随后,NASA将与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毅力号任务是NASA从月球到火星探索方法的一部分,其中包括对阿尔忒弥斯登月任务,这将有助于为人类探索红色星球做准备。

喷气推进实验室由加利福尼亚州帕萨迪纳市的加州理工学院为NASA管理,负责建造和管理毅力号火星车的运营。

如欲了解有关毅力的更多信息,请访问:

mars.nasa.gov/mars2020/

nasa.gov/perseverance

参考来源:

https://www.nasa.gov/feature/jpl/hear-sounds-from-mars-captured-by-nasa-s-perseverance-rover

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