天空探索:微小的好奇号马达确定了一次巨大的火星沙尘暴?

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火星上不乏人类和机器人的眼球。科学家们不断用地球上的望远镜探测红色星球,再加上从轨道绕行星绕行的六个航天器,以及两个在其表面上行走的宇宙飞船。因此,在最近的行星范围的沙尘暴期间,当大气中充满灰尘时,观测结果非常充足。

美国宇航局的火星侦察轨道器(MRO)在5月30日提供了最早的见解,当时它观察到在美国宇航局的机遇号探测车正在探索的Perseverance山谷附近的大气中积聚的尘埃。日益朦胧的风暴,自2007年以来最大的,强制机会,6月8日关闭科学运作,因为阳光无法穿透尘埃动力火星车的太阳能电池板。科学家们正焦急地等待着流动的探险家重新夺回权力并打电话回家。

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与此同时,6月5日,地球另一边的证据悄然实现,风暴正在增长并开始影响美国宇航局好奇号火星探测器的研究地点Gale Crater。(风暴在6月20日被正式归类为全球。)

它来自一个意想不到的来源:一个致动器或电动机,它将盖子提供给一个漏斗,该漏斗接收好奇号钻头下落的粉状火星岩石样品。然后,样品通过Mars(SAM)化学实验室的便携式样品分析进行化学分析,该实验室由位于马里兰州格林贝尔特的美国宇航局戈达德太空飞行中心的科学家设计,并建在好奇号的腹部。

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Goddard机电工程师Benito Prats注意到,通过从执行器传感器收集的连续温度读数,尘暴逐渐达到好奇号。

“我的所有图表都显示了尘埃风暴对执行器的影响,因为它暴露在外;它正坐在流动站甲板上,”普拉茨说。“突然之间,我看到白天气温下降很快。”

Prats在图表中观察到白天温度下降并且在夜间高于正常水平。这种情况发生在沙尘暴期间,因为白天较少的太阳穿透尘土飞扬的大气层,使地球表面变冷,而在夜晚,较温暖,多尘的大气加热地面。

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火星车上还有其他工具可以追踪天气。罗孚环境监测站测量空气温度,大气压力和其他环境条件,这些条件也开始显示积聚的灰尘。

与太阳能机会不同,好奇心由钚发电机提供动力,因此其操作不受灰尘影响。温度变化也不影响SAM执行器 - 有两个样品漏斗,以防一个人被堵塞 - 因为他们喜欢温暖,不太极端的温度。

SAM分析火星岩石和土壤以寻找有机物质。为了使SAM正常工作,其执行器需要在-40摄氏度(-40华氏度)。这就是为什么Prats密切关注他们的温度。当春季的火星温度在晚上降至-60摄氏度(-76华氏度)时,SAM加热器会使电机升温以提升漏斗盖以便滴下样品。

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左边的照片显示了好奇号火星车的甲板,在sol(火星日)36或2012年9月10日,这是火星任务约一个月。甲板是干净的,除了一些颗粒和MastCam的阴影,拍摄照片。右边的照片,取自2018年的溶胶,或2018年5月31日,显示了行人甲板上的污垢颗粒,粉末和灰尘,围绕着致动器。然而,并非所有尘埃都来自最近的风暴。火星一般都是尘土飞扬,所以大部分尘埃都累积了六年多。有时,当火星车行驶时,颗粒会被踢到空中,有时灰尘或一阵风将灰尘抬起并将其沉积在流动站甲板上。

在Prats在他的温度数据中发现沙尘暴的影响后,他将其与历史执行器温度平均值相结合,以估计沙尘暴何时减弱。

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“在Sol 2125(7月28日),我注意到一个线性趋势,”他说,“所以我说好的,我可以预测sol 2180(9月23日)将会是我们要走出尘埃的时候风暴和温度将恢复正常,但我后来更新到2175年(9月18日)。“他的预测与更正式的预测一致,并且与最近的执行器温度读数相匹配,这些读数在9月18日左右恢复正常,表明当时Gale Crater的尘埃落定。绝大部分尘埃也落在坚持不懈的山谷。

来自任何来源的数据,即使是最意想不到的数据,对于行星科学家来说都是有用的,因为我们仍然不知道为什么一些火星沙尘暴持续数月并且变得庞大,而其他火星风暴持续时间很短并持续一周。

美国宇航局科学家表示,科学家们希望能够预测这些全球事件,就像他们可以预测地球上的飓风一样,以便更好地了解地球当前和过去的气候,并正确设计机器人和人类对地球的任务。

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“有一些关于火星的东西使它更具可预测性,有些东西使它不如地球,”一位领导好奇号沙尘暴调查的戈达德大气科学家斯科特D.古泽威说。

“我可以提前两年估算温度,气压,以及在这个星球上任何地方的非尘埃季节,空气中是否会有灰尘或云雾,”他说。“但在尘土飞扬的季节,在沙尘暴的地方,我根本无法预测一天会有沙尘暴,而不是另一天。”

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