Was könnte Perseverance beim Hören von Ingenuity offenbaren?

Nur ein Update der bestehenden Antwort, nachdem die NASA selbst eine Zusammenfassung in https://mars.nasa.gov/news/9158/what-sounds-captured-by-nasas-perseverance-rover-reveal-about-mars/ veröffentlicht hat. und ein vollständiger Nature-Artikel in https://www.nature.com/articles/s41586-022-04679-0

Sie könnten meine Antwort besser überspringen und einfach den Bericht in den Links lesen, aber ich fasse einige Punkte zusammen, die durch das Studium der Tonaufzeichnungen von Perseverance-Mikrofonen enthüllt wurden, nur für den Fall, dass die Links sterben:

• Die Schallgeschwindigkeit ist niedriger als auf der Erde und variiert mit der Frequenz (240 m/s für tiefe Töne und 250 m/s für höhere Töne).
• Niedrige Töne tragen eine kürzere Distanz als auf der Erde. Höhere Töne tragen fast überhaupt keine Distanz.
• Die Schalldurchlässigkeit und damit die Schallpegel variieren mit dem Luftdruck, der sich je nach Jahreszeit stark ändert. Die Niederdrucksaison ist ziemlich ruhig.

Obwohl dünner als das der Erde, durchdringt das Geräusch der Rotoren von Ingenuity, das von den Mikrofonen von Perseverance aufgezeichnet wird, etwa hundert Meter Marsluft.

Lautstärke

Ich gehe ohne Beweis davon aus, dass JPL JPL ist und die Mikrofone am Boden unter verschiedenen Drücken und Temperaturen sorgfältig kalibriert wurden, um absolute Reaktion (Amplitude und Phasenverschiebung) und Richtwirkung auf dem Rover zu erzielen, und wahrscheinlich wurde versucht, die Wirkung von zu simulieren Bodenreflexionen ("Multipathing"). Aber ich könnte mich irren.

Theoretisch könnte die Dämpfung des Schallpegels mit der Entfernung nützlich sein, aber die Mikrofone sind gerichtet (insbesondere das der ChemCam), sodass es zweifelhaft ist, ob bei Einbeziehung von Bodenreflexionen etwas aus absoluten Schallpegeln gewonnen werden kann.

• Mikrofone auf dem Perseverance Rover
• Das Perseverance Rover-Mikrofon der NASA nimmt Geräusche vom Mars auf
• Der Rover Perseverance hat den 1. Laserton auf dem Mars aufgezeichnet. Es ist ein 'Klick!' nicht eine 'Bank!'
• Perseverance der NASA nimmt Video und Audio des vierten Ingenuity-Flugs auf

Frequenz

Die Schallgeschwindigkeit wird sein

Wo$K_s$ist der isentrope Kompressionsmodul und$\rho$ist die Massendichte, beide hängen von der Temperatur (die sich mit der Zeit und der örtlichen Position stark ändert) und der Zusammensetzung (die sich jedoch weniger ändert) ab.

Die Dopplerverschiebung ist

Wo$f_0$ist die wahre Frequenz des Rotorgeräuschs,$f$ist die Frequenz, die am Mikrofon gehört wird, und$v$ist die Abstandsänderungsrate (daher das Minuszeichen).

Es ist wahrscheinlich möglich, die absolute Rotorfrequenz durch Offline-Analyse der Telemetrie auf ein Promille oder besser zu bekommen; Die beiden Rotormotoren sind aktiv miteinander synchronisiert (phasenstarr) und wahrscheinlich halten Rückkopplungsschleifen sie nahe an einer festen Frequenz von einer internen Zeitbasis. Ich werde das nach Abschluss des ersten Entwurfs dieses Beitrags nachschlagen , Update: Ich konnte nicht bisher alles finden: Wikipedia' Ingenuity (Helicopter) links to Mars Helicopter Technology Demonstrator (Canham et al. 2018, AIAA Atmospheric Flight Mechanics Conference, auch hier und archiviert )

Die beiden synchronisierten Rotoren versuchen, +/- 2.537 U / min zu halten und haben zwei Spitzen pro Rotor, sodass wir etwa 84,6 Hz bei einer Wellenlänge von etwa 2,8 Metern erwarten können.

Die Bodengeschwindigkeit kann aus der Analyse der Bodenverfolgungskamera aus Position vs. Zeit und der Komponente in Richtung der Ausdauer erhalten werden, da die JPL-Leute wissen, wo sich alles befindet.

Daher könnte die Doppler-Verschiebung ein indirekter/unabhängiger Weg zum Messen oder Verifizieren sein$\sqrt{K_s / \rho}$, obwohl ich nicht weiß, ob das im Jahr 2021 notwendig ist, könnte es helfen.

Das Problem ist jedoch, dass die Geschwindigkeit in der Dopplerverschiebung auch Wind enthalten muss! Doppler könnte also auch helfen, das Anemometer von Perseverance zu verifizieren.

• Mars Environmental Dynamics Analyzer oder MEDA
• MEDA
• Der Perseverance-Rover der NASA setzt einen Windsensor auf dem Mars ein
• Mars-Wetterbericht von Perseverance

Es ist wichtig zu beachten, dass MEDA mehrere Dinge misst, darunter die Temperatur in verschiedenen Höhen und die Windgeschwindigkeit. Ich denke, es ist wahrscheinlich, dass JPL-Leute ausschöpfen werden, was sie von Doppler aus Ingenuitys Rotoren bekommen können, aber ich kann nicht sagen, wie viel es dazu beitragen wird, die Beobachtungen von MEDA zu verifizieren, zu bestätigen oder (möglicherweise als unwahrscheinlich angesehen) zu kalibrieren.

Von Extrem heißem Wetter auf dem Mars

Samstag, 10. April 2021 um 10:54 Uhr – Der erste Wetterbericht von Perseverance vom Xero-Krater offenbart beeindruckendes Wetter mit extremen Temperaturen.

Aus der Analyse der Leistung eines Miniatur-3D-Windsensors für den Mars :

Die Charakterisierung des Oberflächenwetters auf dem Mars war und ist eines der wichtigsten wissenschaftlichen Ziele vieler Marsmissionen. Ziel D3 der Mars-2020-Mission (Perseverance Rover) lautet beispielsweise: „Oberflächenwettermessungen zur Validierung globaler Atmosphärenmodelle“. In der Version 2020 des Berichts „Mars Science Goals, Objectives, and Priorities“, der von der Mars Exploration Program Analysis Group [1] erstellt wurde, wird in Ziel II, Unterziel A1 Folgendes erwähnt: „Erhalt eines Highs -Qualitätsdatensatz von einer ordnungsgemäß untergebrachten oberflächengestützten Wetterstation (dh einer, in der die thermische und mechanische Kontamination durch das Raumfahrzeug über das hinaus minimiert wird, was bisher getan wurde) ist nach wie vor von höchster Priorität“.

Siehe auch:

• Wie misst InSight die Windgeschwindigkeit? (ähnlich Windgeschwindigkeitssensor)