Pomysłowość śmigłowca Marsa, pierwotnie zaprojektowana jako demonstracja technologii lotu, stała się nieocenionym narzędziem do badania atmosfery marsjańskiej. Po raz pierwszy pomysłowość umożliwiła naukowcom mierzenie warunków wiatru blisko powierzchni marsjańskiej na różnych wysokościach, zapewniając wgląd w prędkości wiatru i kierunki wcześniej niezbadane na Marsie.

Naukowcy, w tym Brian Jackson z Boise State University w Idaho, Lori Fenton z Seti Institute w Kalifornii i Travis Brown z Laboratorium Jet Propulsion w Caltech, prowadzili to badanie, wykorzystując dane lotu z pomysłowości w celu zbadania wzorców wiatru. Odkrycia te zostały następnie porównane z odczytami wiatru przyjętych przez Mars 2020 Perveeverance Rover’s Onboard Mars Environmental Dynamics Analyzer lub MEDA. Ta przełomowa praca została niedawno zaakceptowana przez Planetary Science Journal.

Podczas swoich lotów pomysłowość pokazała, jak warunki wiatrowe na Marsie mogą znacznie się różnić. Na przykład podczas jednego lotu helikopter wykrył nieoczekiwanie silne wiatry, które przekroczyły przewidywane granice tego miejsca i sezonu. Jednak późniejszy lot przeprowadzony w podobnych warunkach odnotował znacznie spokojniejsze wiatry. Te wahania wskazują, że wiatry marsjańskie są kształtowane przez tymczasowe, prawdopodobnie zlokalizowane siły atmosferyczne, ujawniając bardziej złożoną niższą atmosferę niż naukowcy wcześniej.

Naukowcy uważają, że te odkrycia pokazują, w jaki sposób pomysłowość rejestruje wyjątkowe warunki wiatru w czasie rzeczywistym na Marsie. „Nasza analiza pokazuje, że pomysłowość nie jest zgodna tylko z prognozami modelowymi, ale przechwytywania prawdziwych, zlokalizowanych warunków wiatrów marsjańskich”, mówi profesor Jackson, podkreślając znaczenie tych obserwacji. Zespół sugeruje, że nieoczekiwana wytrzymałość i zmiany wzorców wiatru obserwowane przez pomysłowość mogą ujawnić „potrzebę zaktualizowanych modeli wiatru warstwy granicznej” – odniesienie do warstwy powietrza najbliższej powierzchni marsjańskiej, gdzie oddziałują na kurz i wiatr.

Kolejne ważne odkrycie polegało na porównywaniu danych wiatru zarejestrowanych przez pomysłowość i system MEDA Rovera. Podczas gdy niektóre loty wykazały dane kierunku wiatru, które pasowały do ​​helikoptera i łazika, inne porównania ujawniły ostre różnice. Ta rozbieżność wskazuje na skomplikowane zachowanie wiatrów marsjańskich na różnych wysokościach i lokalizacjach, co sugeruje, że na pomysłowość mogła mieć wpływ wzorce pogodowe występujące w znacznej odległości od łazika. Zrozumienie tych wzorców wiatru ma kluczowe znaczenie dla chwytania, w jaki sposób oddziałują powierzchnia i atmosfera Marsa, zwłaszcza, że ​​kurz napędzany wiatrem wpływa na krajobrazy marsjańskich i ogólny klimat planety.

Naukowcy przypisują zdolność Ingenuity do obserwowania danych wiatru zaawansowanej inżynierii jej czujników pokładowych. Chociaż pomysłowość nie była specjalnie wyposażona w instrumenty naukowe do badań klimatycznych, jego czujniki – niedoceniane, aby pomóc mu w nawigacji i utrzymaniu równowagi – uwzględnili badaczy do oceny wzorców wiatru poprzez zmiany w jego pozycji i kącie. Gdy helikopter przechyla się w celu przeciwdziałania przychodzącym wiatrom, naukowcy mogą interpretować te ruchy w celu oszacowania prędkości i wskazówek wiatru, co daje wyjątkowe spojrzenie na atmosferę marsjańską bez konieczności dodatkowych instrumentów.

Sukces wykorzystywania czujników nawigacji Ingenuity do gromadzenia danych atmosferycznych otwiera ekscytujące możliwości przyszłych eksploracji planet. Wyniki Ingenuity sugerują, że podobne drony mogą być nieocenionymi narzędziami do badania wzorców pogodowych i warstw wiatrowych, zarówno na Marsie, jak i potencjalnie na innych planetach lub księżycach. Na przykład nadchodząca misja Dragonfly do Saturn’s Moon Titan użyje większego, bardziej instrumentalnego wirników, aby zbadać gęstą atmosferę Księżyca w jeszcze bardziej szczegółowych szczegółach.

Odkrycia te podkreślają nową metodę badania niższych warstw atmosfery na innych światach, według zespołu badawczego i sugerują obiecujące kierunki przyszłych misji kosmicznych. Nieoczekiwana rola Ingenuity jako sondy klimatycznej wskazuje, w jaki sposób podobne pojazdy powietrzne mogą przyczynić się do nauki o atmosferze i eksploracji planetarnej poza zwykłym badaniem terenu, rozszerzając naszą zdolność do odkrywania i rozumienia atmosfery odległych światów.

Referencje dziennika

Jackson, B., Fenton, L., Brown, T., Munguira, A., Martinez, G., i in. „Profilowanie wiatrów na Marsie na Marsie przy użyciu danych dotyczących nastawienia z Mars 2020 Ingenuity”, The Planetary Science Journal, 2024. DOI: https://doi.org/10.48550/arxiv.2410.19132

O autorach

Profesor Brian Jackson jest profesorem fizyki na Boise State University w Stanach Zjednoczonych. Prowadzi Planetary Science Research Group, koncentrując się na astronomii planetarnej i badaniu planet pozazolarowych. Jego badania obejmują badanie procesów eolitycznych na Ziemi jako analogów dla Marsa i Tytana, wykorzystujące drony instrumentalne do badania aktywnych diabłów.

Dr. Lori Fenton jest starszym naukowcem w Seti Institute w Kalifornii w USA. Specjalizuje się w nauce planetarnej, z głównymi zainteresowaniami badawczymi w geomorfologii eolijskiej – jak wiatr kształtuje powierzchnie planetarne – na Wenus, Ziemi, Mars i Titan. Jej praca obejmuje również ostatnie i trwające zmiany klimatu oraz mobilność piasku i pyłu wiatrowego.

Dr Travis Brown jest inżynierem w NASA Jet Propulsion Laboratory (JPL) w California Institute of Technology w Stanach Zjednoczonych. Był zaangażowany w rozwój i działanie śmigłowca Mars Ingenuity, przyczyniając się do jego sukcesu inżynierii i misji.