¿Qué podría revelar Perseverance escuchando Ingenuity?

Solo una actualización de la respuesta existente ahora que la propia NASA ha publicado un resumen en https://mars.nasa.gov/news/9158/what-sounds-captured-by-nasas-perseverance-rover-reveal-about-mars/ y un artículo completo de Nature en https://www.nature.com/articles/s41586-022-04679-0

Es mejor que se salte mi respuesta y solo lea el informe en los enlaces, pero resumo algunos puntos de lo que se ha revelado al estudiar los registros de sonido de los micrófonos de Perseverance en caso de que los enlaces dejen de funcionar:

• La velocidad del sonido es menor que en la Tierra y varía con la frecuencia (240 m/s para sonidos graves y 250 m/s para sonidos agudos).
• Los sonidos de tono bajo recorren una distancia más corta que en la Tierra. Los sonidos más agudos casi no llegan a ninguna distancia.
• La transmisibilidad del sonido y, por lo tanto, los niveles de sonido varían con la presión del aire, que cambia mucho con las estaciones. Las temporadas de baja presión son bastante silenciosas.

Aunque más delgado que el de la Tierra, el sonido de los rotores de Ingenuity grabado por los micrófonos de Perseverance atraviesa aproximadamente cien metros de aire marciano.

Nivel de sonido

Asumo sin pruebas que JPL siendo JPL, los micrófonos se habrán calibrado cuidadosamente en el suelo bajo varias presiones y temperaturas para una respuesta absoluta (amplitud y cambio de fase) y direccionalidad instalados en el rover, y probablemente se hizo algún intento para simular el efecto de reflexiones en el suelo ("múltiples trayectos"). Pero podría estar equivocado.

En teoría, la atenuación del nivel de sonido con la distancia podría ser útil, pero los micrófonos son direccionales (especialmente el de ChemCam), por lo que es dudoso que al incluir reflejos en el suelo se pueda obtener algo de los niveles de sonido absolutos.

• Micrófonos en el Perseverance Rover
• El micrófono Perseverance Rover de la NASA captura sonidos de Marte
• El rover Perseverance ha grabado el primer sonido láser en Marte. Es un 'chasquido!' no un 'banco!'
• Perseverance de la NASA captura video y audio del cuarto vuelo de Ingenuity

Frecuencia

La velocidad del sonido será

dónde$K_s$es el módulo volumétrico isoentrópico y$\rho$es la densidad de masa, ambos dependerán de la temperatura (que cambia mucho con el tiempo y la posición local) y la composición (que cambia pero menos).

El desplazamiento Doppler es

dónde$f_0$es la verdadera frecuencia del sonido del rotor,$f$es la frecuencia que se escucha en el micrófono, y$v$es la tasa de cambio de la distancia (por lo tanto, el signo menos).

Probablemente sea posible obtener la frecuencia absoluta del rotor a una parte por mil o mejor a partir del análisis fuera de línea de la telemetría; los dos motores de rotor están sincronizados activamente (bloqueados en fase) entre sí y probablemente los bucles de retroalimentación los mantienen cerca de una frecuencia fija desde una base de tiempo interna. Lo buscaré después de terminar el primer borrador de esta publicación, actualización: no pude Encuentre algo hasta ahora: enlaces de Ingenuity (helicóptero) de Wikipedia a Mars Helicopter Technology Demonstrator (Canham et al. 2018, AIAA Atmospheric Flight Mechanics Conference, también aquí y archivado )

Los dos rotores sincronizados intentan mantener +/- 2.537 rpm y tienen dos puntas por rotor, por lo que podemos esperar unos 84,6 Hz con una longitud de onda de unos 2,8 metros.

La velocidad del suelo se puede obtener del análisis de la cámara de seguimiento del suelo desde la posición frente al tiempo y el componente en la dirección de la Perseverancia tomada ya que la gente del JPL sabe dónde está todo.

Por lo tanto , el desplazamiento Doppler podría ser una forma indirecta/independiente de medir o verificar$\sqrt{K_s / \rho}$, aunque no sé si eso es necesario en 2021, podría ayudar.

Sin embargo, el problema es que la velocidad en el desplazamiento Doppler también debe incluir el viento. Entonces Doppler también podría ayudar a verificar el anemómetro de Perseverance.

• Analizador de dinámica ambiental de Marte o MEDA
• MEDA
• El rover Perseverance de la NASA despliega un sensor de viento en Marte
• Informe meteorológico de Marte de Perseverance

Es importante tener en cuenta que MEDA mide varias cosas, incluida la temperatura a diferentes alturas y la velocidad del viento. Creo que es probable que la gente del JPL aproveche lo que pueden obtener del Doppler de los rotores de Ingenuity, pero no puedo decir cuánto contribuirá a verificar, corroborar o (posiblemente no se cree probable) calibrar las observaciones de MEDA.

Desde Clima extremadamente caluroso en Marte

Sábado, 10 de abril de 2021 a las 10:54 a. m.: el primer informe meteorológico de Perseverance from Xero Crater revela un clima impresionante con temperaturas extremas.

Del análisis del rendimiento de un sensor de viento 3D en miniatura para Marte :

La caracterización del clima en la superficie de Marte ha sido y sigue siendo uno de los principales objetivos científicos en muchas misiones a Marte. A modo de ejemplo, la Meta D3 de la misión Mars 2020 (rover Perseverance) es: “Medidas meteorológicas en superficie para validar modelos atmosféricos globales”. En la versión 2020 del informe “Mars Science Goals, Objectives, and Priorities”, elaborado por Mars Exploration Program Analysis Group, [1], se menciona, en la Meta II, Sub-Objetivo A1, que: “Obtener un alto -el conjunto de datos de calidad de una estación meteorológica de superficie adecuadamente acomodada (es decir, una en la que la contaminación térmica y mecánica de la nave espacial se minimice más allá de lo que se ha hecho anteriormente) sigue siendo de máxima prioridad”.

Ver también:

• ¿Cómo mide InSight la velocidad del viento? (sensor de velocidad del viento similar)