Termin anemometria oznacza pomiar prędkości i kierunku wiatru. Jest kilka technik dokonania tego pomiaru. Na Ziemi większość anemometrów opiera się na dynamicznym ciśnieniu od poruszającego się powietrza (np. wiatrowskazy). Jednak na Marsie wywierane w ten sposób ciśnienie jest dużo mniejsze, co rodzi problem z czułością takich urządzeń.

Innym sposobem jest anemometria termiczna – na działanie atmosfery wystawiony jest cienki drut, który zostaje rozgrzany, a potem mierzy się jego ochładzanie się. Na podstawie tych pomiarów można obliczyć współczynnik transferu ciepła, który zależny jest od wiatru. W przypadku Marsa jest jednak wiele trudności, począwszy od kalibracji, a kończąc na wpływie na pomiar zmian temperatury otoczenia, które na Marsie są spore w trakcie dnia.

Innymi technikami są jonizacja małej ilości gazu i pomiar jego przemieszczania się na skutek wiatru, jak też techniki z użyciem laserów. Nowa propozycja dotyczy jednak anemometrii ultradźwiękowej. W tej technice jeden z przetworników wysyła sygnał dźwiękowy do drugiego, a potem tamten z powrotem do pierwszego. Mierzy się czas przemieszczenia się sygnału. Różnica pozwala ustalić prędkość wiatru w tym kierunku, a średnia wartość wskazuje z kolei prędkość dźwięku (która zależy głównie od temperatury, więc uzyskujemy przy okazji też pomiar temperatury).

Naukowcy z Kanady i USA zaprezentowali system anemometrii dźwiękowej dla misji marsjańskiej. System obejmuje parę wąskopasmowych przetworników piezoelektrycznych, aby mierzyć czas przemieszczania się impulsów w dźwiękowych w marsjańskiej atmosferze. W analizach uwzględniono takie czynniki, jak efekty od przetwornika i kierunek wiatru. Badacze przetestowali charakterystyki ultradźwiękowych przetworników w dużym zakresie temperatur i w wąskim zakresie ciśnień w dwutlenku węgla, który jest głównym składnikiem atmosfery na Marsie.

Zaletą tej metody jest szybkość pomiaru i dobre działania dla niskich prędkości. Naukowcy mają nadzieję na dokonywanie do 100 pomiarów w ciągu sekundy dla wartości tak małych, jak 1 cm/s. Aktualnie stosowane na Marsie metody są w stanie dokonywać jednego pomiaru na sekundę, a ich czułość zaczyna się od 50 cm/s – poniżej mają problemy z pomiarami.

Takie parametry pozwolą nie tylko na mierzenie średnich prędkości wiatru, ale również wykrywanie turbulencji, co będzie istotne przy eksploatacji niewielkich dronów, takich jak marsjański Ingenuity, testowany w ramach misji Perseverance.

"System, który rozwijamy, będzie 10 razy szybszy i 10 razy dokładniejszy niż cokolwiek używanego wcześniej" - wskazuje Robert White, który jest pierwszym autorem artykułu.

Propozycję nowej metody pomiaru wiatru na Marsie opublikowano w czasopiśmie naukowym "The Journal of the Acoustical Society of America". (PAP)

cza/ zan/