NASA InSight ลงจอด 'ได้ยิน' ลมบนดาวอังคาร

เซ็นเซอร์ InSight จับภาพเสียงก้องต่ำอันน่าสะพรึงกลัวซึ่งเกิดจากแรงสั่นสะเทือนของลม ซึ่งคาดว่าจะพัดระหว่าง 10 ถึง 15 ไมล์ต่อชั่วโมง (5 ถึง 7 เมตรต่อวินาที) ในวันที่ 1 ธันวาคม จากตะวันตกเฉียงเหนือไปตะวันออกเฉียงใต้ ลมสอดคล้องกับทิศทางของฝุ่นปีศาจในพื้นที่ลงจอดซึ่งสังเกตได้จากวงโคจร Bruce Banerdt หัวหน้านักวิจัย InSight จาก Jet Propulsion Laboratory (JPL) ของ NASA ในเมือง Pasadena รัฐแคลิฟอร์เนีย กล่าวว่า "การบันทึกเสียงนี้ถือเป็นการปฏิบัติที่ไม่ได้วางแผนไว้ "แต่สิ่งหนึ่งที่ภารกิจของเราทุ่มเทคือการวัดการเคลื่อนไหวบนดาวอังคาร ซึ่งรวมถึงการเคลื่อนไหวที่เกิดจากคลื่นเสียงด้วย"เซ็นเซอร์ที่ไวมากสองตัวบนยานอวกาศตรวจพบการสั่นสะเทือนของลมเหล่านี้: เซ็นเซอร์ความกดอากาศภายในยานลงจอดและเครื่องวัดแผ่นดินไหวซึ่งตั้งอยู่บนดาดฟ้าของยานลงจอด ซึ่งกำลังรอการติดตั้งโดยแขนกลของ InSight เครื่องมือทั้งสองบันทึกเสียงลมด้วยวิธีที่ต่างกัน เซ็นเซอร์ความกดอากาศ ซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของ Auxiliary Payload Sensor Subsystem (APSS) ซึ่งจะรวบรวมข้อมูลอุตุนิยมวิทยา บันทึกการสั่นสะเทือนของอากาศเหล่านี้โดยตรง เครื่องวัดแผ่นดินไหวบันทึกการสั่นสะเทือนของยานลงจอดที่เกิดจากลมที่เคลื่อนผ่านแผงโซลาร์เซลล์ของยานอวกาศ ซึ่งมีเส้นผ่านศูนย์กลางแต่ละอัน 7 ฟุต (2.2 เมตร) และยื่นออกมาจากด้านข้างของยานคล้ายหูคู่ยักษ์ นี่เป็นขั้นตอนเดียวของภารกิจในระหว่างที่เครื่องวัดแผ่นดินไหวที่เรียกว่าการทดลองแผ่นดินไหวสำหรับโครงสร้างภายใน SEIS จะสามารถตรวจจับแรงสั่นสะเทือนที่เกิดจากยานลงจอดได้โดยตรง ในอีกไม่กี่สัปดาห์ แขนหุ่นยนต์ของ InSight จะถูกวางลงบนพื้นผิวดาวอังคาร จากนั้นจึงหุ้มด้วยโล่ทรงโดมเพื่อป้องกันจากลมและอุณหภูมิที่เปลี่ยนแปลง มันยังตรวจจับการเคลื่อนไหวของยานลงจอดได้แม้ว่าจะผ่านพื้นผิวดาวอังคารก็ตาม สำหรับตอนนี้ กำลังบันทึกข้อมูลการสั่นสะเทือนที่นักวิทยาศาสตร์สามารถใช้เพื่อตัดเสียงรบกวนจากยานลงจอดเมื่อ SEIS อยู่บนพื้นผิวได้ในภายหลัง ทำให้พวกเขาสามารถตรวจจับมาร์คเควกที่เกิดขึ้นจริงได้ดีขึ้น เมื่อเกิดแผ่นดินไหวบนโลก แรงสั่นสะเทือนซึ่งสะท้อนไปมาภายในโลกของเรา ทำให้เกิด "เสียงกริ่ง" คล้ายกับเสียงระฆัง InSight จะดูว่าแรงสั่นสะเทือนหรือแผ่นดินไหวที่เกิดแผ่นดินไหวมีผลคล้ายกันบนดาวอังคารหรือไม่ SEIS จะตรวจจับแรงสั่นสะเทือนเหล่านี้ ซึ่งจะบอกเราเกี่ยวกับส่วนลึกภายในของดาวเคราะห์แดง นักวิทยาศาสตร์หวังว่าสิ่งนี้จะนำไปสู่ข้อมูลใหม่เกี่ยวกับการก่อตัวของดาวเคราะห์ในระบบสุริยะของเรา หรือแม้กระทั่งดาวเคราะห์ของเราเอง SEIS หรือ Centre National d'Études Spatiales (CNES) ของฝรั่งเศส มีเครื่องวัดแผ่นดินไหวสองชุด สิ่งที่สนับสนุนโดยฝรั่งเศสจะถูกนำไปใช้เมื่อ SEIS ถูกนำไปใช้จากดาดฟ้าของแลนเดอร์ นาซา แต่ SEIS ยังรวมถึงเซ็นเซอร์ซิลิกอนระยะสั้น (SP) ที่พัฒนาโดย Imperial College London พร้อมด้วยอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์จากมหาวิทยาลัยอ็อกซ์ฟอร์ดในสหราชอาณาจักร เซ็นเซอร์เหล่านี้สามารถทำงานได้ขณะอยู่บนดาดฟ้าของยานลงจอด และสามารถตรวจจับการสั่นสะเทือนที่มีความถี่สูงถึงเกือบ 50 เฮิรตซ์ที่ช่วงล่างของการได้ยินของมนุษย์ "เครื่องลงจอด InSight ทำหน้าที่เหมือนหูขนาดยักษ์" Tom Pike สมาชิกทีมวิทยาศาสตร์ InSight และนักออกแบบเซนเซอร์ของ Imperial College London กล่าว "แผงโซลาร์เซลล์ที่ด้านข้างของแลนเดอร์ตอบสนองต่อความผันผวนของแรงดันลม มันเหมือนกับว่า InSight แนบหูและได้ยินเสียงลมของดาวอังคารพัดมากระทบ เมื่อเราดูทิศทางการสั่นสะเทือนของแลนเดอร์ที่มาจากแผงโซลาร์เซลล์ มันจะตรงกัน ทิศทางลมที่คาดว่าจะลงจอดของเรา" ไพค์เปรียบเทียบเอฟเฟกต์กับธงในสายลม เมื่อธงหักทวนกระแสลม จะทำให้เกิดการสั่นสะเทือนในความกดอากาศที่หูของมนุษย์รับรู้ว่าเป็นการกระพือปีก APSS บันทึกการเปลี่ยนแปลงความดันโดยตรงจากอากาศบนดาวอังคารที่เบาบาง "นั่นคือเสียงอย่างแท้จริง -- การเปลี่ยนแปลงของความกดอากาศ" Don Banfield InSight หัวหน้าทีมวิทยาศาสตร์สำหรับ APSS จากมหาวิทยาลัย Cornell ในเมือง Ithaca รัฐนิวยอร์ก กล่าว "คุณได้ยินทุกครั้งที่คุณพูดกับใครบางคนในห้อง" เสียงจาก APSS นั้นไม่เหมือนกับการสั่นสะเทือนที่บันทึกโดยเซ็นเซอร์ช่วงเวลาสั้นๆ ประมาณ 10 เฮิรตซ์ ซึ่งต่ำกว่าช่วงที่มนุษย์ได้ยิน ตัวอย่างเสียงดิบจากเครื่องวัดแผ่นดินไหวถูกปล่อยออกมาโดยไม่เปลี่ยนแปลง รุ่นที่สองถูกยกขึ้นสองอ็อกเทฟเพื่อให้หูของมนุษย์สามารถรับรู้ได้มากขึ้น โดยเฉพาะเมื่อได้ยินผ่านแล็ปท็อปหรือลำโพงเคลื่อนที่ ตัวอย่างเสียงที่สองจาก APSS ถูกเร่งขึ้น 100 เท่า ซึ่งเพิ่มความถี่ขึ้น เสียงที่ชัดเจนยิ่งขึ้นจากดาวอังคารยังมาไม่ถึง ในอีกไม่กี่ปีข้างหน้า รถแลนด์โรเวอร์ Mars 2020 ของ NASA มีกำหนดจะลงจอดพร้อมกับไมโครโฟนสองตัวบนยาน ครั้งแรกซึ่งจัดทำโดย JPL รวมอยู่ในการบันทึกเสียงการลงจอดของดาวอังคารโดยเฉพาะเป็นครั้งแรก ส่วนที่สองเป็นส่วนหนึ่งของ SuperCam และจะสามารถตรวจจับเสียงของเลเซอร์ของอุปกรณ์ขณะที่มันกระทบกับวัสดุต่างๆ สิ่งนี้จะช่วยระบุวัสดุเหล่านี้ตามการเปลี่ยนแปลงของความถี่เสียง JPL จัดการ InSight สำหรับ Science Mission Directorate ของ NASA ในวอชิงตัน InSight เป็นส่วนหนึ่งของโครงการ Discovery ของ NASA ซึ่งจัดการโดยศูนย์การบินอวกาศมาร์แชลของ NASA ในเมืองฮันต์สวิลล์ รัฐแอละแบมา Lockheed Martin Space ในเดนเวอร์ได้สร้างยานอวกาศ InSight รวมถึงระยะการล่องเรือและลงจอด และสนับสนุนการทำงานของยานอวกาศสำหรับภารกิจนี้ พันธมิตรในยุโรปจำนวนหนึ่ง รวมถึง CNES และ German Aerospace Center สนับสนุนภารกิจ InSight CNES และ Institut de Physique du Globe de Paris เป็นผู้จัดหา SEIS โดยได้รับการสนับสนุนจากสถาบันมักซ์พลังค์เพื่อการวิจัยระบบสุริยะในเยอรมนี สถาบันเทคโนโลยีสวิสในสวิตเซอร์แลนด์ วิทยาลัยอิมพีเรียลและมหาวิทยาลัยอ็อกซ์ฟอร์ดในสหราชอาณาจักร และ JPL DLR จัดหาเครื่องมือ Heat Flow and Physical Properties Package HP 3โดยการสนับสนุนที่สำคัญจากศูนย์วิจัยอวกาศของ Polish Academy of Sciences และ Astronika ในโปแลนด์ Centro de Astrobiología ของสเปนเป็นผู้จัดหาเซ็นเซอร์ลม ห้องปฏิบัติการแห่งชาติ Los Alamos ในนิวเม็กซิโก และ Institut de Recherche en Astrophysique et Planétologie ในฝรั่งเศส มีหน้าที่รับผิดชอบในการส่งมอบเครื่องมือ SuperCam ให้กับ NASA ไมโครโฟน SuperCam จัดทำโดย Institut Supérieur de l'Aéronautique et de l'Espace ซึ่งเป็นสถาบันอุดมศึกษาของฝรั่งเศส