火星探测器已经成功使用各种方法测量风速，例如评估加热材料在风中暴露时冷却的速度，以及捕捉轻型指示器随微风移动的图像。然而，仍然存在改进的潜力。研究人员推出了一种创新的声学气象系统，利用两个窄带压电传感器计算声脉冲在火星大气中传播所需的时间。这项研究还考虑了传感器衍射效应和风向等因素。
火星以其极端恶劣的条件而闻名，温度在一天中可能会有显著变化，平均约为零下80华氏度。该行星的表面主要覆盖着红色尘埃，并具有如陨石坑、峡谷和火山等特征。此外，它的大气层非常稀薄，密度仅约为地球的1%。
在火星上测量风并不奇怪面临着诸多挑战。火星探测器已使用一些方法收集数据，这些方法要么测量被风冷却的加热物体的冷却速率，要么识别出在微风中移动的“提示”物体。这些气象测量技术提供了关于火星气候和大气的重要信息。
然而，随着在接下来的几年中向火星派遣宇航员计划的推进，对改进科学工具的需求仍然存在。
在最近由美国声学学会代表AIP出版的《JASA》上发布的一项研究中，加拿大和美国的研究人员揭示了一种新的声学气象系统，包含一对窄带压电传感器，旨在跟踪声脉冲在火星空气中传播的时间。该研究讨论了传感器衍射效应和风向等多种因素。
“通过测量声波在前向和后向传播的时间差，我们可以精确测量三维风速，”作者罗伯特·怀特解释道。“这种方法有两个显著优势：速度快，并且在低速时表现良好。”
该团队旨在每秒捕获多达100个风速数据，即使在低至1厘米/秒的速度下。这标志着相较于早期技术的显著改进，后者只能监测大约每秒一个风速，并且很难记录低于50厘米/秒的速度。
“通过快速而准确地测量，我们希望不仅识别平均风速，还监测湍流和变风，”怀特说道。“了解可能影响像最近在火星上运行的Ingenuity直升机等小型车辆的大气条件至关重要。”
研究人员在氧气为主要成分的火星大气中评估了超声波传感器和传感器，跨越了广泛的温度范围和有限的压力范围。他们的研究结果表明，温度和压力波动只会导致微小的误差。
“我们正在创建的系统将比以往任何设备快十倍，精确十倍，”怀特表示。“我们期待它在未来的火星任务中提供更深入的数据，并增强我们对火星气候的理解，这可能对理解我们自己星球的气候也具有潜在的影响。”
