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標題:    洞察號探測到一個過境風渦     點閱:134   5/10/2019 12:52:47 PM

洞察號探測到一個過境風渦

洞察號探測到一個過境風渦

這是美國國家航空航天局(NASA)洞察號在火星上的第二張自拍照。自拍攝第一張自拍照以來,著陸器已將熱探頭和地震儀從甲板上卸下放置在火星表面,同時航天器表面也覆蓋了一層薄薄的灰塵。

來源:NASA/JPL-Caltech

如同水能載舟亦能覆舟,將火星裹滿灰塵的風,同樣也可以將這些灰塵吹走。災難性塵暴,和美國國家航空航天局(NASA)的機遇號火星車一樣有可能在結束任務后“壽終正寢”。但更多的時候,掠過的火星風清除了火星車太陽能電池板上的灰塵,并提升了其能量。這些灰塵的清除使得機遇號和它的姊妹火星車勇氣號能夠在90天有效期后依然能夠存活數年。

搭載在洞察號上的氣象傳感器,每次除塵都可以提供火星事件重要科學數據,本次火星探測任務也注意到了這一點。

2月1日,即火星探測任務的第65個火星日,洞察號探測到一個過境風渦(若風渦卷起灰塵從而變得肉眼可見,也被稱為塵暴;但此次“洞察號”的相機并沒有捕捉到風渦)。同時,洞察號著陸器上兩塊大太陽能電池板的發電功率發生了微小的上浮,其中一塊電池板的發電功率增強了0.7%,另一塊增強了2.7%,這說明太陽能面板上確有少量灰塵被抬起。

洞察號探測到一個過境風渦

上圖:洞察號在火星上的第一張自拍照

來源:NASA/JPL-Caltech

洞察號探測到一個過境風渦

上圖:洞察號在火星上的第二張自拍照

來源:NASA/JPL-Caltech

與勇氣號和機遇號火星車所觀測到的除塵火星風偶爾會使電力增加10%,同時使太陽能電池板明顯變得干凈相比,火星風對洞察號帶來的上述影響都是小巫見大巫。但最近的事件也科學家們提供了首次測量到火星風在火星表面與塵埃相互作用“實況”的機會, 因為NASA此前的探測器都沒有安裝氣象傳感器,無法全天候記錄如此多的數據。隨著時間的推移,這些傳感器所收集到的除塵數據可以為太陽能發電任務的設計以及火星風如何影響地貌的研究提供了參考。

馬里蘭州勞雷爾市約翰霍普金斯大學應用物理實驗室的“洞察號”科研團隊成員Ralph Lorenz表示,“火星風雖然對洞察號電池功率輸出并沒有太大影響,但這是一項令人著迷的科學。它為我們了解火星風是如何驅動地表變化提供了一個出發點。我們仍然不知道在火星上揚起塵埃到底需要多大的風。”

工程師們在分析洞察號太陽能發電情況時,會定期計算“灰塵因子”,即覆蓋在太陽能板上的灰塵量。雖然他們沒有觀察到灰塵因子在塵暴過境期間發生任何變化,但發現電流顯著加強,表明過境塵暴的確掀起了一部分灰塵。

測量這些除塵的關鍵是洞察號上的眾多天氣傳感器,統稱為輔助載荷傳感器套件(APSS)。在第一次塵暴事件中,APSS觀測到風速穩步上升且氣壓急劇下降---這是塵暴過境的標志。

APSS觀測到風向發生了180度左右的改變,這在塵暴徑直穿過著陸器的情況下是可以預料到的。APSS測得的最高風速為每小時45英里 (每秒20米),但同時也探測到了火星表面探測任務中所記錄的最明顯的9帕斯卡的氣壓下降,即環境壓力的13%。這種情況表明,可能有更強的火星風,因湍流太大使得傳感器無法記錄。

巴黎索邦大學動力氣象學實驗室參與洞察號研究的科學家Aymeric Spiga表示,“洞察號迄今為止測量到的最高風速為每小時63英里(28米/秒),因此從太陽能面板上揚起的灰塵漩渦也是我們所見過的最強風之一。如果沒有過境風渦,風速通常在每小時4-20英里(2-10米/秒)之間,取決于一天當中的時間。”

此次揚塵發生在火星當地時間下午1點33分,與洞察號探測到的塵暴一致。在火星和地球上,最劇烈的塵暴活動通常出現在中午到下午3點之間,即陽光強度最大且地面比地表空氣熱的時候。

洞察號于2018年11月26日在火星赤道附近名為“極樂世界”(Elysium Planitia)的一塊多風區域著陸。著陸器已經探測到許多過境塵暴,據Lorenz表示,在洞察號執行兩年主要探測任務期間,極有可能探測到大量除塵事件。

洞察號每一塊餐桌大小的太陽能面板在著陸后都覆蓋了一層薄薄的灰塵。在那之后,由于塵埃和火星遠離太陽的雙重原因,太陽能面板的能量輸出功率下降了30%左右。如今這些太陽能面板每火星日可產生2700瓦時的電能,對于日常運行所需要的1500瓦時電能來說是完全足夠使用的。

此次任務的動力工程師們仍在期待著出現與勇氣號和機遇號所經歷的類似的除塵事件,但即使有段時間內可能無法看到,他們也有足夠的力量繼續等待下去。

關于洞察號

噴氣推進實驗室(JPL)服務于美國國家航空航天局(NASA)科學任務理事會,負責管理洞察號。洞察號屬于NASA發現計劃的一部分,由該機構位于阿拉巴馬州亨茨維爾的馬歇爾太空飛行中心管理。位于丹佛的洛克希德馬丁太空公司制造了洞察號航天器,包括其巡航級和著陸器,并為其執行任務期間的運行提供技術支持。

洞察號的探測任務得到了包括法國國家太空研究中心(CNES)和德國航空航天中心(DLR)在內的許多歐洲合作伙伴的大力支持。法國國家太空研究中心和法國巴黎地球物理學院(IPGP)提供了內部結構地震實驗裝置(SEIS),其他為SEIS做出重要貢獻的機構包括:德國馬克斯?普朗克太陽系研究所(MPS),瑞士蘇黎世聯邦理工學院(ETH),英國帝國理工學院,英國牛津大學和美國國家航空航天局噴氣推進實驗室。德國航空航天中心提供了熱流和物理性質包(HP3)儀器,同時,波蘭科學院空間研究中心(CBK)和波蘭Astronika做出了重要貢獻。西班牙天體生物學中心(CAB)提供了溫度與風速測量傳感器。

有關洞察號的更多信息,請訪問:https://www.9900news.com/images/vimg/timg5/201905101252473.jpg

有關火星的更多信息,請訪問:https://www.9900news.com/images/vimg/timg5/201905101252474.jpg

參考

https://www.9900news.com/images/vimg/timg5/201905101252475.jpg






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